Práctica No. 6

Entalpia de

Transformación Edición: M en A M. del Carmen Maldonado Susano

Septiembre de 2019

M del Carmen Maldonado Susano

Antecedentes

M del Carmen Maldonado Susano

Termodinámica

• Es la parte de la física que estudia laenergía, sus transformaciones y losmedios empleados para efectuar dichastransformaciones y aquellas propiedadesde las sustancias que guardan algunarelación con la energía”.

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• La energía es el agente o causaactiva, que tienen la habilidad deproducir cambios en los sistemas,cuerpos, dispositivos o equipos.

• La energía se mide en el SI en joules[J].

Energía

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Clasificación de Energía

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Energía en tránsito

▪Es la energía que se transfiere de un cuerpo a otro.

▪No se puede almacenar.

▪El Calor y el Trabajo son energías en tránsito

En tránsito

Calor

Trabajo

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Calor

Sensible

Latente

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• Es el calor evidente al tacto y en el

que se observa una variación de

temperatura.

• No hay cambio de fase.

Calor sensible

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=2

1

T

TdTcmQ )( 12 TTcmQ −=

Q : Calor [J]

m : masa [kg]

c : capacidad térmica específica

T : temperatura [K]

Calor sensible

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• Es aquel necesario para convertir una

sustancia de una fase a otra fase.

• Se absorbe o cede calor sin que se

produzca un cambio de su temperatura.

Calor latente

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• Matemáticamente se expresa:

mQ =

λ : entalpia de transformación (J /kg)

m : masa (kg)

Calor latente

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• En este proceso la temperatura

permanece constante.

Calor latente

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Punto de Ebullición

▪ El punto de ebullición del agua a

nivel del mar es de 100 [°C] .

▪ El punto de ebullición del agua en

la CDMX es de 93 [°C] .

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Imagen curva de calentamiento del agua (2019) tomada de internet

https://conceptodefinicion.de/curva-de-calentamiento-del-agua/

Curva de calentamiento del agua

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o Esta propiedad es muy útil cuando se tienensistemas abiertos para calcular los balancestérmicos.

o La variación de entalpía expresa una medidade la cantidad de energía absorbida o cedidapor un sistema termodinámico.

o Es la cantidad de energía que tal sistemapuede intercambiar con su entorno.

Entalpia

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o Es la cantidad de energía necesariapara que la unidad de masa deuna sustancia que se encuentre enequilibrio con su propio vapor a unapresión de una atmósfera pasecompletamente del estado líquido alestado gaseoso.

Tomado de internet

https://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3n

Entalpia de Vaporización

hfg = 2’257,000 [J/kg]

Entalpia de Vaporización

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K = 2750 J/vuelta

Cálculo del Calor

N = Número de vueltas

M del Carmen Maldonado Susano

Práctica No. 6

1. Seguridad en la ejecución

▪Determinar el valor de la capacidad

térmica específica promedio del agua

en el intervalo de temperaturas

[ΔT= 80°C - Tambiente].

▪Obtener el valor de la entalpía de

vaporización del agua a presión

constante.

2. Objetivos

1 Termo

1 Resistencia de inmersión

1 Balanza de triple brazo

1 Termómetro de inmersión

1 Watthorímetro

3. Material

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▪Obtener de la balanza:

Características Estáticas

▪Pesar el termo y agregar

aproximadamente 600 gramos de

agua.

▪Verificar que la resistencia de

inmersión quede completamente

sumergida en el agua.

▪Colocar la tapa sin apretar.

▪Conectar la resistencia de

inmersión al watthorímetro.

▪Conectar el watthorímetro a la

toma de corriente.

Experimento 1

M del Carmen Maldonado Susano

▪ Medir la temperatura del agua con el

termómetro de inmersión (Temperatura

inicial).

▪ Encender el watthorímetro y contar el

número de vueltas del disco del

watthorímetro colocando la vista frente al

canto del disco.

▪ Cuando la temperatura del agua llegue a

los 80°C apagar la resistencia y terminar

de contar las vueltas del disco.

▪ Repita dos veces si es necesario.

Experimento 1

Diagrama de conexiones

M del Carmen Maldonado Susano

Experimento 1

1. Tomar la masa inicial del termo.

2. Agregar 600 g de agua.

3. Verificar que la resistencia

de inmersión sumergida en el

agua.

4. Colocar la tapa sin apretar

5. Conectar la resistencia al watthorímetro.

M del Carmen Maldonado Susano

Experimento 1

6. Tomar la temperatura inicial del agua

7. Encender el watthorímetro

8. Contar el número de vueltas

9. Hasta llegar a la temperatura final de 80°C

10. Apagar el watthorímetro

Capacidad Térmica Específica

del agua

Tabla 1

▪Sin tirar el agua caliente del último evento del

experimento anterior, colocar el termo sobre la

balanza.

▪Recorrer la tapa del termo hasta que quede en la

mesa.

▪Precaución: la resistencia debe de estar

desconectada.

▪Conocer la masa del sistema.

▪Descontar 10 (g) de peso en la balanza,

recorriendo una de las piezas de metal de un

brazo de la balanza, de tal manera que la aguja

del brazo de la balanza apunte hacia arriba.

Experimento 2

▪Conectar y encender la resistencia, con el

watthorímetro.

▪Esperar hasta que el agua hierva y comience a

evaporar.

▪Cuando el agua comience a evaporar, se detectará

una pérdida de masa en la balanza y comenzará a

temblar la aguja del brazo de la balanza, en este

momento iniciar la lectura del número de vueltas del

disco del watthorímetro.

Experimento 2

▪Cuando la aguja de la balanza apunte nuevamente

hacia la marca, terminar de contar las vueltas del

disco, ya que se han perdido exactamente 10 g de

agua en forma de vapor.

▪Apagar la resistencia.

▪Repetir cinco veces esta actividad

Experimento 2

M del Carmen Maldonado Susano

Experimento 2

1. Destapar el termo y deslizar la tapa hasta quedar en la mesa

2. Medir la masa del sistema

3. En la balanza descontar 10 gramos

4. Encender el watthorímetro y

esperar que el agua hierva

5. Cuando llegue al punto de ebullición y el brazo de la balanza oscile,

empiece a contar el número de vueltas hasta que llegue a la marca.

6. Repita 5 veces, es decir perder 50 gramos de agua.

Entalpía de Vaporización del agua

Tabla 2

Brigada Número

vueltas

masa agua

(kg)

K

(J/vueltas)

Q=KN

(Joule)

hfg=Q/m

(J/kg)

%EE

1 8 0.010 2750 =2750*8 2’200 K

2

3

4

5

Tabla 2

Entalpía de Vaporización del agua

Conclusiones

M del Carmen Maldonado Susano

Presentación

M. del Carmen Maldonado Susanopágina web

Edición

M del Carmen Maldonado Susano

Bibliografía

Young H. D. y Freedman R. A.; “Sears y Zemansky

FISICA UNIVERSITARIA CON FÍSICA MODERNA”

Vol. 1; Editorial Pearson; 13ª edición; México,

2014

Tippens E. Paul.; “FÍSICA: CONCEPTOS Y

APLICACIONES”; McGraw Hill; 7ª edición;

México, 2011