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Curvas de calentamiento y enfriamento - DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS



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




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