INFORME8_DETERMINACIÓN DEL CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO.pdf
1. DIRECCIÓN DE DESARROLLO
ACADÉMICO
VICERRECTORADO ACADÉMICO
ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO
INFORME DE LABORATORIO
PRÁCTICA No. 8: DETERMINACION DEL CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL
HIELO
1. DATOS GENERALES:
NOMBRES DE LOS INTEGRANTES:
• ANDRADE BERNAL BRYAN ISRAEL 984791
• BORJA MOSCOSO ANA PAULA 984799
• DÍAZ CRIOLLO KEYLA SCARLET 984815
• FLORES ALEJANDRO JOSUÉ DAVID 984818
• GUILCAPI SÁNCHEZ JHENIFER DAYANA 984823
• HARO MANZANO PRISCILA MIKAELA 984824
• LÓPEZ MIRANDA OSCAR LENIN 984486
• PORTALANZA AGUAGALLO NICOLÁY GABRIEL 984839
• TIPÁN GAVILANES JENNIFER MONSERRATH 984851
• VARGAS PARCO BRYAN EDILSON 984861
ASIGNATURA:
BALANCE DE ENERGÍA
SEMESTRE:
Tercero “A”
FECHA DE REALIZACIÓN:
06/07/2022
FECHA DE ENTREGA:
14/07/2022
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2. OBJETIVOS
2.1 General
• Medir por calorimetría el calor latente de fusión de una sustancia.
2.2 Específicos
• Determinar el calor latente de fusión del hielo mediante la comprobación de los
cambios de estados que se producen a temperaturas constantes para determinar
los procesos termodinámicos asociados a cambios de estados.
• Identificar el valor de la temperatura que está presente en la medición del calor
latente.
• La determinación del calor latente de fusión del hielo mediante el método de las
mezclas, así como el aprendizaje del manejo del calorímetro como instrumento
de trabajo en experiencias térmicas, fundamentalmente de calorimetría.
• Comprender y analizar el concepto de conservación de energía en procesos que
involucran transferencia de calor
3. INSTRUCCIONES
El calor latente de fusión, 𝐿𝑓 , es la cantidad de calor requerido para que 1 gramo de una
sustancia pura pase del estado sólido a1 estado líquido a su temperatura de fusión. La tabla II
contiene valores de esta propiedad para algunas sustancias. Si la presión es constante, la fusión
tiene lugar a una temperatura constante. La cantidad de calor necesaria para producir el cambio
de fase se llama calor latente. Existen también calores latentes de sublimación, fusión y
vaporización. Si se funde el hielo en un recipiente abierto a la presión de 1 atmósfera, la
temperatura no aumenta por encima de los 0 °C por mucho calor que se suministre hasta que
todo e1 hielo se convierta en agua líquida. El calor que se absorbe sin cambiar la temperatura
del hielo es el calor latente. Este no se pierde, sino que se emplea en transformar el hielo en
agua y se almacena como energía en el líquido.
El calor latente de fusión es muy importante para propósitos prácticos pues nos indica cuanto
calor se debe suministrar para fundir completamente una cantidad dada de una sustancia a la
temperatura de fusión de la misma. Mientras más alto es el calor latente de fusión de una
sustancia mayor cantidad de calor debe suministrarse para fundir completamente la misma.
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Tabla II. Calores latentes de fusión de algunas sustancias puras
Calorlatentedefusión
𝑳𝒇
Material [J/g ] [cal/g]
Aluminio 396 94.5
Cobre 205 49.0
Hierro 267 63.7
Plomo 23 5.5
Magnesio 370 88.0
Zinc 110 27.0
Hielo 334 79.7
Realice lo siguiente:
1. Calienta 100g de agua (𝑚1) aproximadamente 60 °C, viértalos en el calorímetro
y tápelo, espere unos dos minutos y mida la temperatura del agua y regístrela
como 𝑇1.
2. Adicione inmediatamente, al calorímetro, 100 g de hielo (𝑚2) previamente
secado con toalla de papel y homogenice la mezcla. Registre la temperatura final
𝑇2.más estable de la mezcla hielo y agua después de aproximadamente cinco
minutos.
3. Calcule el calor de fusión del hielo sabiendo que:
𝑚1𝑆𝐻2𝑂(𝑇2 − 𝑇1) + 𝑚2𝐿𝑓 + 𝐶(𝑇2 − 𝑇1) = 0 {4.1}
Despejando 𝐿𝑓
𝐿𝑓 =
(𝑚1𝑆𝐻2𝑂 + 𝐶)((𝑇2 − 𝑇1))
𝑚2
{4.2}
En la ecuación {4.1} C es la constante del calorímetro (calculada en la segunda
práctica) y 𝑆𝐻2𝑂 es el calor específico del agua
4. Repita los pasos 1 a 3 para obtener un nuevo valor de 𝐿𝑓.
5. Compare su valor promedio de L con el dado en la literatura (334 J/g).
Materiales y Equipos:
• Calorímetro
• Termómetro
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• Vaso de precipitación de 250 mL
• Probeta de 100 mL
• Hornilla eléctrica
• Balanza
Materiales y Equipos:
• Calorímetro
• Termómetro
• Vaso de precipitación de 250 mL
• Probeta de 100 mL
• Hornilla eléctrica
• Balanza
Sustancias y Reactivos:
• Agua
• Hielo
4. ACTIVIDADES POR DESARROLLAR
Listar las actividades o etapas en forma secuencial para el desarrollo de la práctica,
generalmente se utilizará entre otras:
• Observación y reconocimiento de instrumentos y equipos
• Manejo de instrumentos y equipos
• Toma y recolección de datos
• Ordenamiento y procesamiento de datos
• Cálculos y resultados
• Análisis, graficación e interpretación de resultados
• Observaciones
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5. RESULTADOS OBTENIDOS
5.1 Tabla de resultados:
Dato 1 Dato 2 𝒙
̅
Masa de agua a calentar
(m1)
100 g 99,995 g 99.998 g
Masa de hielo
(m2)
100 g 100 g 100 g
Temperatura del agua
caliente
(T1)
60 °C 62 °C 61°C
Temperatura de
mezcla (hielo y agua
caliente)
(T2)
8°C 10 °C °C
5.2 Cálculos
• C = constante del calorímetro que se obtuvo en la práctica #1
𝑪 = 𝟏𝟐𝟓. 𝟑𝟒𝟓
𝑱
°𝑪
Experimentación 1:
𝐿𝑓 = −
(𝑚1 ∗ 𝑆𝐻2𝑂 + 𝐶)(𝑇2 − 𝑇1)
𝑚2
𝐿𝑓 = −
[(100 𝑔 ∗ 4,184
𝐽
𝑔 °𝐶
+ (125.345 𝐽)] (8 − 60) °𝐶
100𝑔
𝐿𝑓1
= −282.7474
𝐽
𝑔
𝐿𝑓1
𝐿𝑓1
= 282.7474
𝐽
𝑔
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% = (
𝑅𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑅𝑅𝑒𝑎𝑙
𝑅𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
) ∗ 100
% = (
334 − 282.7422
334
) ∗ 100
% = 15,347 %
El margen de error se debe a la cantidad de hielo que se emplea durante la práctica, se
puede decir que está en exceso. Considerando que no se fusiona en su totalidad.
Análisis de resultados:
El proceso se puede repetir de dos a tres veces, ya que pueden existir ciertos errores en cada
proceso mismo que altere el resultado de este, razón por la cual se deben tener los suficientes
datos para que dichos errores sean mínimos.
En la presente práctica se ha obtenido como dato principal 𝐿𝑓 = 282.7422
𝐽
𝑔
, mismo que se
ha obtenido de promedio de dos experimentaciones, con un porcentaje de error de 15.34 %, esto
puede tener varias razones entre las que podemos encontrar el exceso del hielo, o a su vez
también se puede dar por la temperatura del agua que no alcanza a fusionar todo el hielo y se
llega a un punto de equilibrio con facilidad.
En esta experimentación se evidencia el calor latente, considerando que existe un cambio
de fase o estado, en caso de que en la experimentación no se evidencie ningún cambio de estado
se hablaría de calos sensible.
6. CONCLUSIONES
• La temperatura constante o de equilibrio se comprueba después de un cambio de
estado, es decir, al colocar hielo (estado sólido) dentro del agua a temperatura
ambiente y después de cambiar al estado líquido, la temperatura permanece
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constante o en estado de equilibrio, y podemos explicar esto desde el punto de vista
de la energía en forma de calor, ya que viaja por el cuerpo y aumenta la temperatura
corporal.
• Cuanto mayor sea el calor, mayor será la temperatura corporal. También sabemos
que la temperatura es una función lineal de la energía menos los cambios de estado,
ya que cuando se alcanza una determinada temperatura, si seguimos aumentando la
energía, no será posible aumentar el calor, sino hacer el estado de transición de
sólido a líquido (fusión). Mientras no se complete la transformación, la temperatura
no aumenta. Durante este tiempo, la temperatura se mantiene constante, aunque el
calor sigue aumentando. Por lo tanto, es una función definida en intervalos o partes.
• Durante el cambio de estado que atravesamos, se observaron muchos procesos
termodinámicos relacionados, como lo son los procesos isotérmicos donde la
temperatura se mantuvo constante durante el proceso de cambio de estado del hielo,
pues mientras no se completó el cambio de estado la temperatura se mantuvo
constante o en equilibrio y esto fue principalmente a la capacidad del calorímetro.
7. RECOMENDACIONES
• Tener siempre en cuenta las medidas que se desea utilizar.
• Controlar todo el proceso al momento de homogenizar la mezcla de agua y hielo
junto con la temperatura al calentar la muestra, para evitar una variación exagerada
en los valores resultantes.
• Controlar el tiempo para obtener los valores correctos de temperatura.
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8. BIBLIOGRAFÍA
Bibliografía
¿Cuál es la importancia del calor latente? (23 de Diciembre de 2021). Obtenido de Organos
de Palencia: https://organosdepalencia.com/biblioteca/articulo/read/38578-cual-es-la-
importancia-del-calor-latente
Atarés Huerta, L. (s.f.). Determinación del calor latente de fusión del hielo. Obtenido de
Universidad Politécnica de Valencia:
https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/12659/16.%20Art%C3%ADculo%20doc
ente.%20Determinaci%C3%B3n%20del%20calor%20latente%20de%20fusi%C3%B3
n%20del%20hielo.pdf?sequence=1
Insst.es. (1998). Insst.es. Obtenido de Insst.es:
https://www.insst.es/documents/94886/162520/Sumario+del+Volumen+II.pdf/2e8604
fd-2b20-4982-9808-ad71b6469914?t=1526457595637
S&P. (11 de Febrero de 2019). Calor latente: fusión y vaporización. Obtenido de Blog:
https://www.solerpalau.com/es-es/blog/calor-latente/
9. CUESTIONARIO
1. ¿Qué es el calor latente de fusión? Para propósitos prácticos, ¿cuál es la utilidad
de conocer el calor latente de fusión de una sustancia?
El calor latente se llama a la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar
de estado. Cuando este cambio supone pasar de fase sólida a líquida hablamos de calor de
fusión y cuando el cambio de produce de estado líquido a gaseoso, hablamos de calor de
vaporización. (S&P, 2019).
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El propósito práctico del calor latente nos permite identificar el punto de ebullición de la
sustancia, es decir conocer la cantidad de calor que debe ser aplicada sobre la misma
dependiendo su temperatura de fusión y también para identificar los cambios de estado de los
cuerpos y esta sucesión de fases se reproduce de forma habitual en todas las sustancias de la
naturaleza. (¿Cuál es la importancia del calor latente?, 2021) (Atarés Huerta, s.f.)
2. La entalpia de fusión del hielo es la cantidad de calor requerida para fundir l mol
de esta sustancia a presión de 1 atmósfera y a temperatura de fusión (0 °C). Calcule
la entalpia de fusión del hielo a partir del valor obtenido para el calor latente de
fusión.
Calor latente de fusión del hielo en literaturas
∆𝐻𝑓 =
334𝐽/𝑔 ∗ 18.016𝑔/𝑚𝑜𝑙
1000
∆Hf= 6.018 KJ/mol
Calor latente de fusión del hielo experimental
∆𝐻𝑓 =
294,60𝐽/𝑔 ∗ 18.016𝑔/𝑚𝑜𝑙
1000
∆Hf= 5.307 KJ/mol
Error porcentual
𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑢𝑎𝑙 =
6.018 − 5.307
6.018
× 100%
Error porcentual=11.81 %
Al realizar una comparación con el dato obtenido en literatura y el dato experimental se da
un error de 11.81%
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3. De la tabla I se observa que el calor latente de fusión del plomo es 5.5 cal/g y el del
aluminio es 94.5 cal/g. Suponga que un experimento se calienta muestras de ambos
metales y se alcanzan sus temperaturas de fusión. A partir de este momento, ¿Cuál
de los dos se funde completamente en menor tiempo? Razone su selección. ¿Cuál
de los dos metales sería mejor para propósitos de construcción?
Tabla II. Calores latentes de fusión de algunas sustancias puras
Calorlatentedefusión
𝑳𝒇
Material [J/g ] [cal/g]
Aluminio 396 94.5
Cobre 205 49.0
Hierro 267 63.7
Plomo 23 5.5
Magnesio 370 88.0
Zinc 110 27.0
Hielo 334 79.7
El Aluminio al tener un calor latente de fusión mayor que el Plomo requiere mayor
cantidad de energía para ser fundido completamente y transformarse de solido a líquido, por
tanto, el metal que se funde en menor tiempo es el Plomo. De la misma manera el Aluminio al
necesitar mayor calor para fundirse o cambiar de estado, se convierte en un material más
resistente y es el más utilizado para la construcción. (Insst.es, 1998)
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10. ANEXOS
12.1. Fotografías
Ilustración 2 : Línea de salida de
agua conectada al destilador.
Ilustración 3: Medición de la
temperatura dentro del calorímetro
después de trascurrir 2 minutos.
……………………………………
ING.HUGO CALDERÓN
DOCENTE DE LA ASIGNATRA DE BALANCE DE ENERGÍA
Ilustración 1 : Toma de
temperatura del agua dentro del
calorímetro.
