Todo sobre la entalpia de vaporización a 100C del agua
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Cambios de estado
Una sustancia puede cambiar de temperatura al absorber o liberar calor al ambiente que la rodea. Sin embargo, cuando pasa de un estado a otro, como de sólido a líquido o de líquido a vapor, la cantidad de calor que absorbe o libera no afecta su temperatura. En ese caso, el calor necesario para producir ese cambio de fase se llama calor latente, y su valor se calcula como:
Q = mL
Por ejemplo, para que el agua cambie de su forma sólida (hielo) a líquida, se necesitan 334 Ě103 J/kg de calor a una temperatura de 0║C. Para cambiar de líquido a vapor a una temperatura de 100║C, se precisan 2260 Ě103 J/kg.
En un sólido, los átomos y moléculas ocupan posiciones fijas en una red cristalina. Debido a esto, un sólido tiene un volumen y una forma definidos, que no cambian en ausencia de fuerzas externas.
Contenido del Vídeo
Enlace Químico:En el estudio del Enlace Químico, específicamente en el cálculo de la energía reticular de un compuesto iónico mediante el Ciclo de Born-Haber, se han observado varias variaciones de entalpía relacionadas a cambios físicos, como la entalpía de vaporización o la entalpía de sublimación. A continuación, exploraremos en qué consisten estas entalpías.
Imaginemos que tenemos 1 mol de agua a 20ºC. Esta cantidad de agua poseerá una entalpía inicial, representada por H1, cuyo valor absoluto no podemos determinar, ya que solo podemos calcular cambios. Si calentamos este mol de agua a presión constante hasta alcanzar 50ºC, necesitaremos aportar una cantidad de 2257 J en forma de energía calorífica. Como la entalpía es considerada una transferencia de calor a presión constante, la entalpía de este mol de agua aumentará en 2257 J, es decir, la variación de entalpía (ΔH) será de 2257 J.
Si durante este proceso de calentamiento llegamos a los 100ºC, alcanzaremos el punto de ebullición del agua. En este punto, la temperatura se mantendrá constante mientras se lleva a cabo el cambio de fase de líquido a vapor. Esto significa que, durante el cambio de estado, la temperatura no varía, pero esto no implica que no estemos aportando calor al sistema. En realidad, este calor se está utilizando para romper las fuerzas intermoleculares del agua líquida, es decir, los enlaces de hidrógeno que mantienen unidas a las moléculas de agua, para que puedan convertirse en vapor. Este calor no está siendo utilizado para aumentar la temperatura del...
Energía oculta en ciertas sustancias desvelando su calor latente
Además, es crucial mencionar que la temperatura específica en la que ocurre la evaporación o fusión también es un factor determinante en el calor latente que se necesita. Por ejemplo, cuando el sudor se evapora de la piel a temperaturas inferiores a 100 °C, el calor latente es diferente al que se encuentra en la tabla.
El agua es una excepción en este aspecto, ya que su alto calor de vaporización se debe a la gran cantidad de energía que se necesita para romper los puentes de hidrógeno entre sus moléculas. De la misma manera, también tiene un alto calor de fusión. Esta característica proporciona ventajas para ciertos organismos, ya que les permite reducir su temperatura corporal gracias a la refrigeración que ocurre cuando el agua (como el sudor) se evapora de su piel. Un ejemplo concreto es cuando se riega el cuerpo con agua.
Cabe destacar que cada sustancia tiene sus propios calores latentes de fusión y vaporización, por lo que no se puede generalizar. Es importante conocer la temperatura específica en la que ocurre la evaporación o fusión para determinar el calor latente adecuado. Por ejemplo, la evaporación del sudor en la piel tiene lugar a temperaturas inferiores a 100 °C, con un valor diferente de calor latente al de la tabla.
Cambios de estadoeditar
En la mayoría de los casos, una sustancia ve alterada su temperatura al absorber o ceder calor al medio ambiente. Sin embargo, en el proceso de cambio de fase de una sustancia, se produce un intercambio de calor sin que la temperatura sufra cambios. Este calor, denominado Q, es necesario para que una masa m de una determinada sustancia experimente un cambio de fase.
A modo de ejemplo, para que el agua pase de sólido (hielo) a líquido a 0 °C, se requieren 334000 J/kg o 334 kJ/kg. De la misma manera, para que cambie de líquido a vapor a 100 °C, se necesitan 2260000 J/kg.
En un sólido, los átomos y moléculas se encuentran en posiciones fijas en los nodos de una red cristalina. De esta manera, en ausencia de fuerzas externas, un sólido presenta un volumen y una forma específicos y constantes.
Exploración del Cambio de Estado de Fusión a través de la Calorimetría
Un termo es llenado y cerrado con hielo. A través del tapón, se introduce un tubo de vidrio de pequeña sección S y dos cables que conectan con una resistencia eléctrica. Esta resistencia produce una corriente eléctrica que calienta el hielo para que se derrita y se convierta en agua a 0°C.
En la parte izquierda de la imagen podemos ver la disposición inicial, mientras que en la parte derecha se muestra la disposición después de un cierto tiempo t desde que la resistencia se ha conectado a una batería.
La resistencia eléctrica provoca el calentamiento del hielo, lo que resulta en su transformación en agua y la disminución del volumen del sistema. Como resultado, el agua se traslada del tubo de vidrio al interior del termo. Esto se puede medir observando la variación en la altura del agua en el tubo vertical graduado.
Determinación de la cantidad de calor necesario para la fusión
Es importante destacar que el hielo se introdujo a una temperatura cercana a la ambiente Ta, y se eligiˇ una masa mh del mismo con el objetivo de obtener una temperatura de equilibrio Te ligeramente por debajo de la temperatura ambiente, es decir, Te - Ta ╪ Te - T, donde Te - Ta representa el cambio en la temperatura del medio ambiente. De esta manera, se logra compensar el calor cedido al ambiente en la primera etapa de la experiencia con el calor ganado en la segunda etapa.
Es relevante mencionar que en este experimento se utiliza el formato de texto enriquecido html para una presentación más atractiva. Asimismo, se ha respetado la estructura de párrafos cortos para facilitar la lectura y se ha resaltado en negrita lo más importante del texto.
Se ha tenido en cuenta cuidadosamente la temperatura de introducción del hielo y la masa del mismo para lograr una Te cercana a la temperatura ambiente y así obtener una compensación entre el calor cedido y ganado durante la experiencia.
