"Calor" representa la energía térmica de las moléculas en una sustancia. El agua se congela a 0 grados Celsius. Pero la temperatura de un cubo de hielo puede caer muy por debajo de eso. Cuando se retira un cubo de hielo de un congelador, la temperatura del cubo aumenta a medida que absorbe el calor de su entorno. Pero una vez que el cubo de hielo llega a 0 C, comienza a derretirse y su temperatura permanece en 0 durante todo el proceso de fusión, a pesar de que el cubo de hielo continúa absorbiendo calor. Esto ocurre porque la energía térmica absorbida por el cubo de hielo es consumida por moléculas de agua que se separan durante la fusión.
La cantidad de calor absorbido por un sólido durante su fase de fusión se conoce como el calor latente de fusión y se mide mediante calorimetría.
Recolección de datos
Coloque una taza vacía de espuma de poliestireno sobre una balanza y registre la masa de la taza vacía en gramos. Luego llene la taza con aproximadamente 100 mililitros, o aproximadamente 3.5 onzas, de agua destilada. Regrese la taza llena a la balanza y registre el peso de la taza y el agua.
Coloque un termómetro en el agua dentro de la taza, espere aproximadamente 5 minutos para que el termómetro alcance el equilibrio térmico con el agua, luego registre la temperatura del agua como la temperatura inicial.
Coloque dos o tres cubitos de hielo en una toalla de papel para eliminar el agua líquida de las superficies de los cubos, luego transfiera los cubos a la taza de espuma de poliestireno. Usa el termómetro para remover suavemente la mezcla. Observe la lectura de temperatura en el termómetro. Debería comenzar a caer casi de inmediato. Continúe revolviendo y registre la temperatura más baja indicada en el termómetro antes de que la temperatura comience a subir. Registre este valor como la "temperatura final".
Retire el termómetro y devuelva la taza de espuma de poliestireno nuevamente a la balanza y registre la masa de la taza, el agua y el hielo derretido.
Cálculos
Determine la masa de agua en la taza restando la masa de la taza vacía del peso de la taza y el agua juntas, como se recoge en el paso 1. Por ejemplo, si la taza vacía pesaba 3.1 gramos y la taza y agua juntas pesaban 106.5 gramos, luego la masa del agua era 106.5 - 3.1 = 103.4 g.
Calcula el cambio de temperatura del agua restando la temperatura inicial del agua de la temperatura final del agua. Por lo tanto, si la temperatura inicial fue de 24.5 C y la temperatura final fue de 19.2 C, entonces deltaT = 19.2 - 24.5 = -5.3 C.
Calcule el calor, q, eliminado del agua de acuerdo con la ecuación q = mc (deltaT), donde m y deltaT representan la masa y el cambio de temperatura del agua, respectivamente, y c representa la capacidad calorífica específica del agua, o 4.184 julios por gramo por grado Celsius, o 4.187 J /gC. Continuando con el ejemplo de los pasos 1 y 2, q = ms (deltaT) = 103.4 g * 4.184 J /g-C * -5.3 C = -2293 J. Esto representa el calor eliminado del agua, de ahí su signo negativo. Según las leyes de la termodinámica, esto significa que los cubos de hielo en el agua absorbieron +2293 J de calor.
Determine la masa de los cubos de hielo restando la masa de la taza y el agua de la masa de la taza , agua y cubitos de hielo juntos. Si la taza, el agua y el hielo juntos pesaran 110.4 g, entonces la masa de los cubitos de hielo era 110.4 g - 103.4 g = 7.0 g.
Encuentra el calor latente de la fusión, Lf, de acuerdo con Lf = q ÷ m dividiendo el calor, q, absorbido por el hielo, como se determina en el paso 3, por la masa de hielo, m, determinada en el paso 4. En este caso, Lf = q /m = 2293 J ÷ 7.0 g = 328 J /gramo. Compare su resultado experimental con el valor aceptado de 333.5 J /g.
TL; DR (Demasiado tiempo; No leyó)
Si necesita el calor latente de la fusión en unidades que no sean julios por gramo, como calorías por gramo, utilice una herramienta de conversión de unidades en línea, como la proporcionada en la sección de Recursos.
