RESUMEN
Experimentalmente se prueban los cambios de estado sólido, líquido
y gaseoso, tomando el tiempo, observando las curvas de calentamiento y
enfriamiento del agua
y la curva de enfriamiento del
alcohol etílico. el agua se tomó en estado sólido, y se
colocó a calentar, hasta que cambiara a líquido, luego se
aumentó el calor hasta que paso a gaseoso, teniendo que el agua en
estado sólido tarda 11 minutos en cambiar de estados hasta pasar al
vapor. En el enfriamiento del agua, se tomó el agua
en estado de ebullición, y se introdujo dentro de una mezcla de hielo +
sal, y empiezo a enfriar hasta que quedo cerca a la temperatura donde se funde,
obteniéndola en 15 minutos. Con el enfriamiento del etanol se realizó el mismo paso como con la curva de enfriamiento del agua, teniendo de diferencia que su
temperatura maxima fue de 780C.
INTRODUCCION
Cuando un cuerpo, por acción del
calor o del
frio pasa de un estado a otro, decimos que ha cambiado de estado. Los cambios de estado suelen representarse mediantes graficas
llamadas de calentamiento y enfriamiento que son iguales para todas las
sustancias, ya que solo varían en su punto de fusión y en su
punto de ebullición, que son propiedades características de cada
sustancia.
Los puntos de fusión es la temperatura a la cual la
materia pasa de estado sólido alíquido, es decir, se funde.
En la mayoría de las sustancias, el punto de
fusión es igual al de congelación.
Y el punto de ebullición es aquella temperatura en la
cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso, es decir se ebulle.
De otra manera el punto de ebullición de un
líquido es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido, en esas
condiciones se puede formar vapor en cualquier punto del líquido.
Los puntos de fusión y de ebullición de las
sustancias puras tienen valores constantes y cada sustancia pura tiene su
propio punto de fusión y de ebullición.
En las curvas de calentamiento y enfriamiento se puede observar los momentos
exactos en los cuales una sustancia esta en un
estado, y cuando esta en un equilibrio entre dos estados.
OBJETIVOS
* Probar mediante la experimentación de los cambios de estado, las
graficas de calentamiento y enfriamiento.
* identificar los puntos de ebullición, fusión, los calores
específicos, calores de vaporización, los calores de fusión,
calores latentes de vaporización y de fusión que se obtienen en
el calentamiento y enfriamiento de sustancias como
el agua, y el enfriamiento del
alcohol etílico.
DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS
Tabla 1. Medidas de temperaturas del agua en calentamiento.MEDIDA | ºC |
1 | 9 |
2 | 13 |
3 | 16 |
4 | 19 |
5 | 27 |
6 | 32 |
SE AUMENTA LA TEMPERATURA DEL MECHERO |
7 | 37 |
8 | 54 |
9 | 57 |
10 | 65 |
11 | 75 |
12 | 77 |
13 | 82 |
14 | 85 |
15 | 85 |
16 | 88 |
17 | 90 |
18 | 91 |
19 | 91 |
20 | 91 |
21 | 91 |
22 | 91 |
Tabla 2. Medidas de temperaturas del agua en estado de reposo.
MEDIDA | ºC |
1 | 85 |
2 | 77 |
3 | 72 |
4 | 66 |
5 | 62 |
6 | 59 |
7 | 57 |
8 | 54 |
9 | 52 |
10 | 49 |
11 | 45 |
12 | 42 |
13 | 40 |
14 | 38 |
15 | 35 |
Tabla 3. Medidas de temperaturas del agua contenida en una sustancia
frigorífica*
MEDIDA | ºC |
1 | 35 |
2 | 33 |
3 | 31 |
4 | 31 |
5 | 29 |
6 | 28 |
7 | 26 |
8 | 25 |
9 | 24 |
10 | 23 |
11 | 22 |
12 | 21 |
13 | 19 |
14 | 18 |
15 | 17 |
16 | 16 |
17 | 15 |
18 | 14 |
19 | 12 |
20 | 11 |
21 | 10 |
22 | 9 |
23 | 8 |
24 | 8 |
25 | 8 |
26 | 7 |
27 | 6 |
28 | 6 |
Tabla 4. Medidas de temperaturas del etanol en estado de reposo.
MEDICION | ºC |
1 | 72 |
2 | 68 |
3 | 65 |
4 | 63 |
5 | 61 |
6 | 58 |
7 | 57 |
8 | 55 |
9 | 54 |
10 | 52 |
11 | 51 |
12 | 49 |
13 | 48 |
14 | 47 |
15 | 46 |
16 | 45 |
17 | 44 |
18 | 43 |
19 | 42 |
20 | 41 |
21 | 40 |
22 | 39 |
23 | 38|
24 | 37 |
25 | 36 |
26 | 35 |
Tabla 6. Medidas de temperatura del etanol contenida en una
sustancia frigorífica.
MEDIDA | ºC |
1 | 31 |
2 | 29 |
3 | 27 |
4 | 25 |
5 | 23 |
6 | 21 |
7 | 20 |
8 | 19 |
9 | 17 |
10 | 16 |
11 | 14 |
12 | 13 |
13 | 13 |
14 | 13 |
15 | 12 |
16 | 12 |
17 | 12 |
18 | 12 |
19 | 12 |
Calor absorbido del agua
Las temperaturas q estan ya especificadas en las graficas se
pasan a kelvin (K)
Q1=m*Ces*(Tf-Ti)
Q1=40.9 g H2O*38.09 J. mol-1. K-1*327-282 K* 1 mol H2O18.016 g H2O
Q1=3891.2 J
Q2=m*Ls
Q2=40.9 g*333.9KJKg*1 Kg103 g* 103 J1 KJ
Q2=1.365 x 104 J
Q3=m*Cel*(Te-Tf
Q3=40.9 g H2O*75.327 J. mol-1. K-1*348-327 K* 1 mol H2O18.016 g H2O
Q3=3591.2 J
Q4=m*Lv
Q4=40.9 g*2257KJKg*1 Kg103 g* 103 J1 KJ
Q4=92311.3 J
Q5=m*Cev*(TF-Te
Q5=40.9 g H2O*37.47 J. mol-1. K-1*364-348 K* 1 mol H2O18.016 g H2O
Q5=1361.0 J
Q=3891.2 J+1.365 x 104 J+3591.2 J+92311.3 J+1361.0 J
Q=114804.7 J
Calor cedido del
agua
Q1=m*Cev*(Te-Ti
Q1=40.9 g H2O*37.47 J. mol-1. K-1*308-358 K* 1 mol H2O18.016 g H2O
Q= -4253.2 J
Q2=m*Lv
Q2=40.9 g*2257KJKg
Q2= -92311.3 J
Q3=m*Cel*Tf-Te
Q3=40.9 g H2O*75.327 J. mol-1. K-1*304-308 K* 1 mol H2O18.016 g H2O
Q3= -684.03 J
Q4=m*Ls
Q4=40.9 g*333.9KJKg*1 Kg103 g* 103 J1 KJ
Q4=1.365 x 104 JQ5=m*Ces*(TF-Tf
Q5=40.9 g H2O*38.09 J. mol-1. K-1*279-304 K* 1 mol H2O18.016 g H2O
Q5= -2161.8 J
Q=-4253.2 J+-92311.3 J+-684.03 J+-1.365 x 104 J+(-2161.8 J)
Q= -1.1306 x 105 J
PREGUNTAS
1. ¿Qué se entiende por calor
específico?
El calor específico de una sustancia es la cantidad de calor que se
requiere para elevar un grado Celsius la temperatura
de un gramo de la sustancia.1
2. ¿Qué se entiende por calor latente?
El calor latente o calor de cambio de estado es
la energía requerida por una sustancia para cambiar de fase,
de sólido a líquido (calor de fusión)
o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Al cambiar de gaseoso a líquido y de
líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.2
3. ¿Qué se entiende por calor?
El calor es la transferencia de energía térmica
entre dos cuerpos que estan a diferentes temperaturas. Con
frecuencia se habla de del “flujo de calor”
desde un objeto caliente hacia uno frio. A pesar de que el término
“calor” por sí mismo implica transferencia de
energía, generalmente se habla de “calor absorbido” o
“calor liberado” para describir los cambios de energía q
ocurren durante un proceso.3
4. Realice las curvas de calentamiento y enfriamiento del agua y del etanol.
5. Explique la diferencia de los puntos de congelamiento delagua y del
etanol.
6. Determine en las curvas, las temperaturas de fusión y
ebullición del
agua y del
etanol.
7. Determine la cantidad de calor absorbido por el agua en la parte I. Asuma que
la diferencia en las masas de agua inicial y final debe exclusivamente al
proceso de vaporización en el punto de ebullición.
8. Determine la cantidad de calor cedida por el agua en la parte II. Asuma que
no hubo pérdidas de líquido por vaporización durante el proceso.
9. Repita los mismos calculos para el alcohol etílico. Asuma que
no hubo pérdidas en el líquido por vaporización durante el proceso.
10. Consulte el calor de fusión, calor específico y el calor de
vaporización del alcohol etílico.
R//: el alcohol etílico tiene:( a 1 atm.)
Calor de fusión: 104 kJ/Kg ó 25 Kcal/Kg
Calor de vaporización: 85kJ/Kg ó 204 Kcal/Kg.
(A 20 0C y 1 atm.)
Calor específico: 2400 J/ (Kg 0C) ó 0.58 Kcal/ (Kg 0C
REFERENCIA
1 CHANG R., Química. Séptima edición.
McGraw-Hill, 2003. Pag.
212
2https://es.wikipedia.org/wiki/Calor_latente. Mayo 12/2011.
3 CHANG R., Química. Séptima edición.
McGraw-Hill, 2003. Pag.
207
4https://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema2/index2.htm
5https://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estado
6https://www2.udec.cl/~dfiguero/curso/capacidadfases/capacidadfases.htm