UNI VERSI DAD DELA COST A
DEPARTAM ME ENTODE DECI ENCI ASBÁSI CAS ÁREADELABORATORI O DEFÍ SI CA
FACULTAD DE I NGE GENI ERÍ A
CALOR LATENTE DE EVAPORACIÓN DEL AGUA.
Resumen En el presente informe se habla de la experimentación en el laboratorio de física calor ondas acerca del calor latente de vaporización del hielo, se midieron las masas del calorímetro y agua fria, calentando y midiendo midiendo la temperat temperatura ura de todo el sistema; sistema; mediante la fórmulas fórmulas de calor calor latente latente de vaporizaci vaporización ón fue posible encontrar un calor latente de 2402!"# ,viendo con esto se mantuvo estable en comparación con los otros grupos con los otros grupos y tambi$n se muestra %ue el error porcentual en la experiencia es de &'&()
Palabras claves #alor latente, calor, grados centígrados, temperatura, fases, evaporación
Abstract
*his *his report report spea+s spea+s of experi experime menta ntation tion in the labora laboratory tory of physic physical al aves aves on the latent latent heat of vapori vaporizat zation ion heat heat ice, ice, the mass mass of the calor calorime imeter ter and cold cold ater ater ere ere measu measured red by heatin heating g and measuring the temperature of the entire system; formulas by latent heat of vaporization as possible to find a latent heat of 2402!"#, seeing this as stable compared ith the other groups ith other groups and also shos that the percentage error in the experience is &'&()
Key!r"s
-atent heat, heat, #elsius, temperature, phases, evaporation
#. Intr!"ucc$%n
&.# Cal!r
El calor latente es la energía re%uerida por una cantid cantidad ad de sustan sustancia cia para para cambia cambiarr de fase fase .esd .esdee anti antigu guo o se usab usabaa la expr expres esió ión n calo calor r latente para referirse al calor de fusión o de vapori vaporizac zación ión -aten -atente, te, en latín, latín, %uiere %uiere decir decir esco escond ndid ido, o, y se llam llamab abaa así así por% por%ue ue,, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el cambio de fase /a pesar de aadir calo calor1 r1,, $ste $ste se %ued %uedab abaa esco escond ndid ido o -a idea idea proviene de la $poca en la %ue se creía %ue el calo calorr era era una una sust sustan anci ciaa flui fluida da deno denomi mina nada da calórico #on este laboratorio se busca ad%uirir destre destrezas zas para para deter determin minar ar el calor calor latent latentee de evap evapor oriz izac ació ión n del del agua agua en la fase fase lí%u lí%uid ido o vapor vapor .e igual igual maner maneraa la impor importan tancia cia del conocimiento previo de sucesos %ue involucran los diferentes conceptos termodin3micos %ue se deben tener para su correcta realización y un buen c3lculo de los calores a determinar determinar
&5 El calor es una cantidad de energía y es una expresión del movimiento de las mol$culas %ue componen un cuerpo #uando el calor entra en un cuerpo se produce calentamiento y cuando sale, enfriamiento 6ncluso los ob7etos m3s fríos poseen algo de calor por%ue sus 3tomos se est3n moviendo En este sentido, el calor puede generarse a partir de una reacción %uímica 8como la combustión9, una reacci reacción ón nuclea nuclearr 8como 8como a%uell a%uellas as %ue se desarrollan dentro del :ol9 o una disipación 8ya sea mec3ni mec3nica, ca, fricc fricción ión,, o electr electroma omagn$ gn$tica tica,, microondas9 :e necesita una cantidad específica de energía para el cambio de fase de una cantidad determinada de sustancia, esto lo expresamos como < = >sí 8calor 8calor latente de evaporiza evaporización9 ción9 es la cant cantid idad ad de ener energí gíaa en form formaa de calo calorr 8en 8en calorías9 %ue se re%uieren cuando el cambio de fase es de lí%uido a gas El signo positivo de la ecuaci ecuación ón se emple empleaa cuando cuando la energ energía ía a un sist sistem ema, a, caus causan ando do evap evapor oriz izac ació ión, n, el sign signo o negativo corresponde a la energía %ue sale de un sistema, de modo %ue el sistema se congela o se condensa
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:i consideramos un sistema de tres elementos %ue interaccionan en forma de calor
estado lí%uida, al estado gaseoso en el punto de ebullición Esta energía rompe las fuerzas atractivas intermoleculares y tambi$n debe proveer la energía necesaria para expandir el gas 8el traba7o @.A9 En un gas ideal, ya no hay ninguna energía potencial asociada con las fuerzas intermoleculares .e modo %ue la energía interna, est3 completamente en forma de energía cin$tica molecular Bna característica importante del cambio de fase de vaporización del agua, es el gran cambio en el volumen %ue lo acompaa Bna mol de agua son &' gramos, y a la *@E si esa mol la evaporamos a gas, ocupar3 22,4 litros :i el cambio es de agua a vapor a &00C#, en vez de 0C#, entonces por la ley de gas ideal ese volumen se incrementa en la proporción de las temperaturas absolutas, (D(F2D(, o sea a (0,G litros
&.& Camb$! "e (ases
). ,et!"!l!-a
25 -as transiciones entre las fases sólidas lí%uidas y gaseosas, suelen incluir grandes cantidades de energía, en comparación con el calor específico :i a una masa de hielo, le aadimos calor a un ritmo constante, para %ue lo lleve a trav$s de los cambios de fase, primero a lí%uido y luego a vapor, las energías necesarias para llevar a cabo los cambios de fase 8llamadas calor latente de fusión y calor latente de vaporización9, daría lugar a las mesetas %ue observamos en el gr3fico de temperatura vs tiempo de aba7o :e supone %ue la presión en el gr3fico, es de & atmósfera est3ndar
@ara la realización de la experiencia de laboratorio %ue pretende determinar el calor latente de evaporación del agua en la fase li%uidoHvapor, se utilizó una balanza para hallar el peso del calorímetro completo incluyendo vaso interno, vaso externo, tapa y el termómetro >dem3s se utilizó el calorímetro tambi$n para aadir dentro de $ste aproximadamente 2I0 cm( de agua fría por deba7o de la temperatura de ambiente *ambi$n se utilizó la balanza para medir la masa del calorímetro completo, despu$s se midió de nuevo pero esta vez incluyendo el agua fría, luego se restaron las masas obteniendo la masa del agua fría :e utilizó el termómetro para medir la temperatura del agua fría %ue se depositó dentro del calorímetro -uego se empleó un Erlenmeyer y se adicionó dentro de este &00mde agua, luego se utilizó una manguera corta y se conectó del calorímetro al Erlenmeyer :e utilizó un mechero, se encendió y se colocó el Erlenmeyer para generar el vapor, se observó cómo pasaba el vapor atreves de la manguera hacia el calorímetro -uego se colocó el termómetro en el Erlenmeyer para medir la temperatura de ebullición del agua y despu$s se retiró la manguera pasado ( min, se agitó el agua y se calculó la temperatura final de $sta :e utilizó de nuevo la balanza para pesar el calorímetro con el agua, para obtener a trav$s de la diferencia de masas el valor de la masa del agua generada por la condensación del vapor
&.) Cal!r latente "e va*!r$+ac$%n (5 :e llama ?calor de vaporización?, la energía necesaria para cambiar & gramo de sustancia en
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Jinalmente se anotaron en la tabla los datos obtenidos de las mediciones realizadas en la experiencia, y se compartieron con los dem3s e%uipos, anotando en la tabla los datos de los e%uipos de laboratorio
luego se restaron las masas obteniendo la masa del agua fría :e utilizó el termómetro para medir la temperatura del agua fría %ue se depositó dentro del calorímetro -uego se empleó un Erlenmeyer y se adicionó dentro de este &00mde agua, luego se utilizó una manguera corta y se conectó del calorímetro al Erlenmeyer :e utilizó un mechero, se encendió y se colocó el Erlenmeyer para generar el vapor, se observó cómo pasaba el vapor atreves de la manguera hacia el calorímetro -uego se colocó el termómetro en el Erlenmeyer para medir la temperatura de ebullición del agua y despu$s se retiró la manguera pasado ( min, se agitó el agua y se calculó la temperatura final de $sta :e utilizó de nuevo la balanza para pesar el calorímetro con el agua, para obtener a trav$s de la diferencia de masas el valor de la masa del agua generada por la condensación del vapor Jinalmente se anotaron en la tabla los datos obtenidos de las mediciones realizadas en la experiencia, y se compartieron con los dem3s e%uipos, anotando en la tabla los datos de los e%uipos de laboratorio
Imagen 1: Se está calentando el agua en el Erlenmeyer.
4. Procedimiento empleado realización de la experiencia
en
la
@ara la realización de la experiencia %ue tiene por ob7etivo determinar el calor latente de evaporización del agua, se utilizó una balanza para hallar el peso del calorímetro completo incluyendo vaso interno, vaso externo, tapa y el termómetro >dem3s se utilizó el calorímetro tambi$n para aadir dentro de $ste aproximadamente 2I0 cm( de agua fría por deba7o de la temperatura de ambiente *ambi$n se utilizó la balanza para medir la masa del calorímetro completo, despu$s se midió de nuevo pero esta vez incluyendo el agua fría,
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.urante el an3lisis de los datos recogidos en la experimentación y de los datos encontrados en
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la bKs%ueda de información en el internet, se encontró %ue la diferencia de la temperatura con el calor latente del agua utilizada para la experiencia con respecto a la de las tablas de calor latente encontradas, no es mucha; es por mucho del &0) de diferencia
temperatura En ese período de tiempo, la temperatura permanece constante, aun%ue el calor sigue aumentando Es, por tanto, una función definida a intervalos o trozos @odemos concluir tambi$n %ue el calor de vaporización del agua es de 2402!, por las faltas de materiales precisos y adecuados para la experiencia se presentó un porcenta7e de error de &'&() y por Kltimo se ad%uirieron destrezas para determinar el calor latente de evaporización del agua en la fase lí%uido vapor
:i se hiciera una corrección para hacer m3s preciso el calor latente encontrado en la experiencia entonces el calor latente de la ebullición del agua sería menor del %ue se encontró y el error porcentual no sería grande, adem3s, solo se tendría el error de los instrumentos y de la temperatura del ambiente al momento de realizar el experimento
2$bl$!-ra(a •
El porcenta7e de error estuvo entre el 20) y el (0) en promedio de todas las mesas %ue hicieron la experiencia, lo %ue significa %ue el experimento %ue se llevó a cabo fue exitoso; pues el ambiente en el %ue se traba7ó no fue muy riguroso en la temperatura exterior ni en la temperatura de ebullición del agua L3s específicamente, para la mesa tres el error porcentual fue del &'&()
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1. C!nclus$!nes En nuestra experiencia comprobamos la temperatura constante o en e%uilibrio luego de un cambio de estado, esto fue al colocar el hielo 8estado sólido9 dentro del agua a temperatura ambiente y %ue luego de ocurrir el cambio de estado a lí%uido, la temperatura se mantuvo constante o en e%uilibrio, esto lo podemos explicar desde el punto de vista de la energía en forma de calor %ue se transmite a un cuerpo y %ue sirve para elevar su temperatura, #uanto m3s calor, mayor temperatura ad%uiere el cuerpo *ambi$n conocemos %ue la temperatura es una función lineal de la energía menos en cambios de estado, pues una vez %ue se alcanza una determinada temperatura, si seguimos aumentando la energía, no se lograr3 elevar su temperatura, sino realizar un cambio de estado de sólido a lí%uido 8fusión9 mientras no haya concluido la transformación, no aumentar3 la
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[1] Blog: DEFINICION autor: CALOR, D.ES /2013 Enlaa!o: D"#n$%$&n !" %alor ' (u) "*, S$gn$#%a!o + Con%"to -tt://!"#n$%$on.!"/%alor/$ 3l1ELR [2] Blog: I4ER4SIC autor: CA5BIOS DE FASE,5. OL5O / 2010 Enlaa!o: -tt://-+"r-+*$%*.-+' a*tr.g*u."!u/-6a*""*/t-"r7o/ -a*".-t7l
[3]Blog: I4ER4SIC Autor: CALOR DE 8A4ORI9ACION,5. OL5O /2012 Enlaa!o: -tt://-+"r-+*$%*.-+' a*tr.g*u."!u/-6a*""*/t-"r7o/ -a*"2.-t7l
