Nixon NúñezLaboratorio de Física Calor y Ondas

CALOR LATENTE DE VAPORIZACION DEL

AGUA.

Antonio José Salcedo,

Jesús Fontalvo,

Lucero Valderrama,

Luis Anaya.

UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS

ÁREA DE LABORATORIO DE FISICA CALOR Y ONDASFACULTAD DE  INGENIERÍA

CALOR LATENTE DE VAPORIZACION DEL AGUA.. Antonio José Salcedo1, Jesús Fontalvo1, Lucero Valderrama1, Luis Anaya1.

1Ingeniería Civil.Laboratorio de Física De campos Grupo: JDL

Resumen.

En el siguiente informe se encontraran conceptos en correlación al calor latente de vaporización del agua, todo esto con el fin de demostrar lo llevado a cabo en el

laboratorio. Para iniciar se puede decir que el calor latente se define como la cantidad de calor que necesita una sustancia para pasar del estado sólido a

líquido o de líquido a gas sin cambio de temperatura, por lo cual el calor latente significa establecer un cambio de temperatura del solido líquido o gas; el calor

latente es en si el mecanismo que existe para determinar los cambios de fase de diversos sistemas térmicos es posible medirlo gracias al calorímetro. Luego de

tener esto presente se procedió a realizar la experimentación como se indicó en la guía y teniendo muy en cuenta las indicaciones brindadas por el docente. Se

realizó la práctica exitosamente y se obtuvieron valores que oscilan en lo esperado pero teniendo en cuenta que hay factores que pueden alterar estos datos como lo

es el tiempo durante el paso de vapor al calorímetro.

Palabras claves

Calorímetro, termómetro, Calor latente, energía.

Abstract.

In the following report were correlated concepts to the latent heat of vaporization of water, all this in order to demonstrate it carried out in the laboratory. To start we

can say that the latent heat is defined as the amount of heat you need a substance from solid to liquid state or from liquid to gas without change of temperature,

therefore the latent heat means to establish a change in temperature of the solid liquid or gas; latent heat is the mechanism that exists to determine the changes of

phase of various thermal systems it is possible to measure thanks to the calorimeter. After having this present proceeded to perform testing as outlined in

the Guide and taking into account the indications provided by the teacher. Practice was carried out successfully and were obtained values ranging in expected but

taking into account that there are factors that can affect these data as it is the time for the passage of steam to the calorimeter

Keywords:Calorimeter, thermometer, lighter, Energy.

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1. Introducción.

En nuestra experiencia de laboratorio, encontraremos el calor latente de vaporización del agua, el cual nos dice que cuando una sustancia cambia su temperatura ocurre un cambio de estado o de fase. El cambio de fase de una sustancia tiene lugar a temperaturas y presiones definidas. A medida que pasa cada experiencia de laboratorio nos damos cuenta de realmente cuanto es importante es el calorímetro, este juega un papel fundamental en este campo de calor. Si la presión es constante, estos procesos tienen lugar a una temperatura constante. La cantidad de calor necesaria para producir un cambio de fase se llama calor latente, además cabe anotar que el calor que se absorbe sin cambiar la temperatura es el calor latente de evaporización del agua.

2. Marco teórico.

Aspectos conceptuales.

Cuando se suministra energía en forma de calor a un cuerpo, a presión constante, el resultado es un incremento de la temperatura del cuerpo. En ocasiones el cuero puede absorber grandes cantidades de calor sin variar su temperatura, esto ocurre durante un cambio de fase, es decir, cuando la condición física de la sustancia está variando de un estado

de agregación a otro (por ejemplo, de líquido a gas) se necesita una cantidad específica de energía para el cambio de fase de una cantidad determinada de sustancia, esto lo expresamos como:

Q=±m Lv

Así Lv (calor latente de evaporización) s la cantidad de energía en forma de calor (en calorías) que se requieren cuando el cambio de fase es de líquido a gas. El signo positivo de la ecuación se emplea cuando la energía a un sistema, causando evaporación, el signo negativo corresponde a la energía que sale de un sistema de modo que el sistema se congela o se condensa. Si consideramos un sistema de tres elementos que interaccionan en forma de calor.

Qv=Qx+Q y

Donde:

Q x=M x C x (T f −T ix ) ,y

Q y=M y C y (T f −T iy ) .

M vapor . Lv=M aguafria . Cagua¿

Para esta práctica podemos expresar la expresión como:

Despejando Lv se tiene que:

Lv=M agua fria . Cagua(T ¿¿ final−T fria)agua+vapor(T ¿¿ final−T vapor)

M vapor¿¿

Donde Cagua=1.0 cal /g°

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3. Desarrollo experimental y análisis de datos.

Objetivos específicos:

Determinar el valor del calor latente de vaporización del agua usando el calorímetro y agua.

Materiales:

Termómetro Mechero Manguera Erlenmeyer Probeta Balanza Calorímetro (de icopor).

Procedimiento práctico y análisis de resultados obtenidos en el laboratorio.

Mida el calorímetro completo, esto incluye vaso interior, vaso exterior, tapa y termómetro.

Coloque en el calorímetro aproximadamente 250 cm3 de agua fría entre 10 a 20 °C por debajo de la temperatura ambiente.

Mida la masa del calorímetro completo-agua fría, luego reste las

masas y obtenga la masa del agua fría.

Mida la temperatura del agua fría contenido dentro del calorímetro.

Tome Erlenmeyer y adiciónele 100 ml de agua, luego conecte una

manguera del calorímetro al Erlenmeyer.

Encienda el generador de vapor (mechero) y observe que mientras dura ebullición del agua (pasa a través de la manguera), es decir, mientras se realiza la transición liquido-vapor del agua, la temperatura se mantiene constante.

Coloque el termómetro en el Erlenmeyer y mida la temperatura de ebullición T vapor del agua.

Espere 3 minutos, retire la manguera y deje de aportar vapor. Continúe agitando el agua y registe la temperatura final que alcanza el agua, T final.

Finalmente pese nuevamente el calorímetro con el agua. Obtenga por diferencia de masas el valor de la masa del agua aportada por la condensación del vapor, M vapor.

Actividad a realizar

1. Compare el valor obtenido con el valor de una tabla de Lv para la misma temperatura T vapor que midió en el generador de vapor.

2. Discuta como se modificaría el valor de Lv si se incluyera una corrección por el hecho de que el calorímetro y el termómetro que contiene intervienen en el

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proceso de transferencia de calor.

3. Obtenga el error porcentual respecto al valor teórico.

Tabla 1. Cantidades a medir

grupo Magua fría Mvapor Tfria Tvapor Tfinal Lv

1 249 gr 6.8 gr 24°C 100°C 45°C 503 C/g2 249.6 gr 12.2 gr 23°C 100°C 45°C 505.098 C/g3 249.1 gr 20.8 gr 21°C 100°C 66°C 505.05 C/g4 246.2 gr 12.6 gr 24°C 100°C 44°C 946.7 C/g5 248.2 gr 10 gr 24°C 100°C 44°C 552.4 C/g

Lv=(249 .6 gr ) (1.0cal /g ° C ) (45° C−23 °C )+12,2g (100° C−45 ° C)

12,2g

Lv=505 ,098 °C / g

Er%=¿520° C /g−505,098 °C /g∨ ¿520° C /g

x100=0.028≈2.8%¿

4. Conclusiones.

El fenómeno de la evaporación se explica por el hecho de que en los líquidos, lo mismo que en los gases, las moléculas tienen diferentes energías que pueden ser mayores o menores que la energía media, cuyo valor depende de la temperatura. Por esta razón cualquiera que sea la temperatura del líquido existirán algunas moléculas tan rápidas que pueden vencer la atracción de las moléculas contiguas y abriéndose paso a través de la capa superficial, escapan fuera de los límites del líquido. Cuando la temperatura aumenta, el número de moléculas que se quedan en el líquido

disminuye, es decir, el líquido se evapora.

Durante la evaporación se escapan del líquido las moléculas más rápidas las cuales, al ocurrir esto, gastan una parte de energía en realizar el trabajo necesario para liberarse de las fuerzas de cohesión intermoleculares que las retienen dentro del líquido. De ahí se deduce, que la energía media de las moléculas que se quedan en el líquido disminuye, es decir el líquido se enfría.Para mantener constante la temperatura del líquido durante la evaporación hay que darle calor desde el exterior. Este calor se llama

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calor de evaporización o calor de vaporización, y no se invierte en elevar la temperatura, si no en realizar el trabajo necesario para la evaporación.Durante la experiencia en el laboratorio calculamos este valor experimenta y nos dio como resultado 505,098 °C /g que al compararlo con el valor teórico que corresponde a 520 °C / g nos arroja un error del 2,8% aceptable y bien valorado.En resumen, podemos concluir que el experimento ha sido exitoso y que se han alcanzado los objetivos, la determinación del calor latente de vaporización del agua, con un margen de incertidumbre relativamente bajo, en comparación con los valores reales. Aplicamos la formula que nos dan para calcular el calor latente de vaporización del agua y comprobamos que verdaderamente se obtiene un valor aproximado al que nos pedían encontrar lo que nos da a entender que todos los cálculos hechos fueron los correctos. El error obtenido es l correcto, la aplicación de la fórmula para calcular el error fue indispensable. Como siempre debemos recordar que una medición por nunca puede anotarse, sin que lleve su respectivo error ya sea que la medición sea directa o indirecta.

5. Anexos.

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6. Referencias Bibliográficas.

1. Física Universitaria – Sears, Zemansky.

2. Sears, zemasky, Young, freedman, física universitaria con física moderna, vol. 1 undecima edición, Pearson educación, mexico, 2005, ISBN 970-26-0672-1.

3. Reyman A. serway, jhon w, jewett, jt, física pr ciencias e ingenierías, volumen 1. Sexta edición, Thompson.

4. http:// cienciasdejoseleg.blogspot.com/2012/05/calores-especificos-molares-para-los.html

5. http://hyperphysics.phy- astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/shegas.html#c3