Practica Calor, calor especifico, laboratorio fisica 1, Monografías, Ensayos de Física

¡Descarga Practica Calor, calor especifico, laboratorio fisica 1 y más Monografías, Ensayos en PDF de Física solo en Docsity! Calor latente Candelo Edith, Millán Antonio Diciembre de 2018 Resumen El presente documento expone estudio de dos procesos termodinámicos, donde se de- terminó experimentalmente el calor latente de evaporación (Lv) del agua, cuyo valor fue de (558, 92±3, 14)cal/g, valor que se alejaba del comúnmente aceptado en un 19,52 %. Por otro lado en el segundo experimento, se calculó el calor latente de fusión del agua (Lf ), cuyo valor fue de (91, 04 ± 1, 32)cal/g, la diferencia entre este valor y el aceptado fue de 11,82 %. En ambos procesos ocurrieron perdidas de enerǵıa debido a factores ambientales, ya que el sistema no se encontraba aislado. Introducción Una de las formas de enerǵıa más familiar para las personas es el calor. Diariamente se hace uso de él para calentar en los hogares, preparar la comida, entre otros. La enerǵıa ca- loŕıfica es debida al movimiento de las molécu- las y de los átomos. La experiencia enseña, que la enerǵıa de un cuerpo puede transformarse en calor, siendo también posible que la enerǵıa térmica se convierta en trabajo, como sucede en los motores de explosión o en las máquinas térmicas.[1] Joseph Black (1728-1799) llevó a cabo una se- rie de experimentos muy importantes sobre la medida del calor y las relaciones entre el calor y la temperatura. Demostró que el hielo en fu- sión y el agua hirviendo absorben grandes can- tidades de calor a pesar de que no hay cambios de temperatura. Con ello introdujo el concep- to de calor latente, que es la enerǵıa requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a ĺıquido (calor de fusión) o de ĺıquido a gaseoso (calor de vaporización). [2] Objetivos Objetivo general Determinar el calor latente de vaporización y de fusión del agua. Objetivos espećıficos Aplicar el principio de conservación de la enerǵıa en un proceso termodinámico. Estudiar los cambios de enerǵıa en un proceso termodinámico. Fundamentos teóricos Cuando una sustancia cambia de fase, su arreglo molecular cambia. Si esa nueva con- figuración tiene una enerǵıa interna mayor, entonces la sustancia debe haber absorbido enerǵıa en forma de calor para poder efectuar el cambio de fase. Por el contrario si el nue- vo arreglo molecular tiene una enerǵıa interna menor que la inicial, entonces se libera enerǵıa durante el proceso de transición. Para que el agua a temperatura de ebu- llición (100 oC) se transforme en vapor, se necesita cierta cantidad de enerǵıa térmica, la cual se utiliza para romper los enlaces intermo- leculares. El concepto asociado a la cantidad de enerǵıa térmica necesaria para convertir un gramo de agua a 100 oC en un gramo de vapor es el Calor Latente de Vaporización ( Lv). El Calor Latente de Vaporización se viene dado por la ecuación (1), que parte del teorema 1 la conservación de la enerǵıa donde el calor to- tal liberado por el vapor es igual al calor total absorbido por el agua fŕıa. 4Qvapor = −4Qa/f (1) De modo que, 4Qvapor = 4Qcambiodefase + Qtranfdecalor (2) Siendo, 4Qcambiodefase = mvaporLv (3) y, 4Qtranfdecalor = mvaporCeagua(Tvapor − Tfinal) (4) Por otro lado, volviendo a la ecuación (1) 4Qa/f = ma/fCeagua(Tfinal − Tinicial) (5) El agua posee mayor enerǵıa interna que el hielo, esto se debe por el hecho que las molécu- las de agua requieren de una cierta cantidad de enerǵıa para liberarse de las fuerzas que las mantienen fijas en su fase cristalina o en su for- ma de hielo. Esta misma cantidad de enerǵıa se libera cuando las moléculas del agua se enfŕıan hasta formar el hielo. El flujo de calor nece- sario para convertir un gramo de hielo a 0oC , en agua a esa misma temperatura, se llama Calor Latente de Fusión (Lf ). Aplicando el Principio de Conservación de la Enerǵıa, la cantidad de enerǵıa absorbida por el hielo (4Qhielo) a medida que se derri- te y se mezcla con el agua caliente hasta que se alcanza una temperatura final de equilibrio (Tf/e) debe ser igual a la cantidad de calor li- berada por el agua caliente ( 4Qa/c ) durante este proceso. Matemáticamente esto se puede expresar como: 4Qhielo = −4Qa/c (6) De modo que, 4Qhielo = 4Qcambiodefase + Qtranfdecalor (7) Siendo, 4Qcambiodefase = mhieloLf (8) y, 4Qtranfdecalor = mhieloCeagua(Tf/e−0oC) (9) Por otro lado, volviendo a la ecuación (6) 4Qa/c = ma/cCeagua(Ti−a/c − Tf/e) (10) Materiales y equipos Caloŕımetro Trampa para agua Cocinilla eléctrica o Generador de vapor Balanza electrónica Envase metálico Hielo en trozos Tubos de goma Varilla de vidrio Termómetro Procedimiento Experimen- tal Parte I. Calor de Vaporización Se realiza el montaje como se muestra en la figura 1 y se enciende el sistema generador de vapor. Figura 1: Sistema generador de vapor Se mide la temperatura ambiente Tamb y se determina la masa del caloŕımetro vaćıo y seco (mcal), luego se llena con agua fŕıa hasta aproximadamente 3/4 de su capacidad. 2