UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ
CENTRO REGIONAL DE COCLÉ
FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TERMODINÁMICA I
I SEMESTRE
PROFESOR:
FÉLIX TEJEIRA
LABORATORIO #4
Curva de calentamiento
INTEGRANTES:
Luis Aguilar 2-749-353
Oscar Ortiz 2-750-1040
Roberto Chanis 2-750-1504
GRUPO:
6II131
AÑO:
2023
1. OBJETIVOS
1- Determinar experimentalmente las curvas de calentamiento de diferentes
sustancias.
2- Determinar los puntos de fusión y de ebullición de diferentes sustancias.
3- Estudiar algunos factores que intervienen en el calentamiento de una
sustancia.
4- Calcular los calores específicos de diversas sustancias.
5- Determinar calores latentes de fusión y de ebullición.
2. MATERIAL Y PROCEDIMIENTO
Se usará la siguiente simulación:
Laboratorio Virtual: Curva de calentamiento. (labovirtual.blogspot.com)
Termómetro digital
Vaso de precipitados
Estufa Eléctrica
Agua
Alcohol etílico
Benceno
Selecciona la sustancia a estudiar, la masa de sustancia, la temperatura inicial y la
potencia de la estufa. Luego enciende la estufa para calentar y ve anotando como
se modifica la temperatura a medida que transcurre el tiempo.
¡¡ADVERTENCIA!! El hielo es menos denso que el agua líquida, por ello el hielo
flota sobre el agua. En la programación del applet no se ha podido resolver esta
cuestión. Pero usaremos la actividad a pesar de ello.
3. PANTALLA DE LA SIMULACIÓN
4. ACTIVIDADES
4.1.
Determinación de los puntos de fusión y de ebullición. Curva de
calentamiento.
Selecciona una potencia de 500 w, una masa de 200 g de sustancia toma agua
y una temperatura inicial de -10 º C.
Ve anotando la temperatura, procura tomar al menos 15 valores espaciados.
Dibuja la gráfica temperatura frente a tiempo.
Repite la operación anterior para el benceno y el alcohol. A partir de los datos
de las gráficas completa la tabla.
❖ Agua
t(seg)
0
5.7
8.8
33.7
58.5
82.1
105.7
129.5
149.3
180.8
207.9
234.3
259
283.2
305.2
317.5
T(°C)
-10
-3.1
0
0
0
0
0
0
4.3
23.1
39.3
55.1
69.9
84.3
97.5
100
T(°C) vs T(S)
120
100
80
60
40
20
0
0
-20
50
100
150
200
250
300
350
❖ Benceno
t(seg)
0
8.2
14.7
20.2
35.1
44.7
51.5
61.5
68.7
77.7
85.7
91.1
97.3
104.3
111.1
118.9
T(°C)
-10
0.8
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
14.3
27.3
38.6
46.3
55.2
65.2
74.9
80.2
T(°C) vs T(S)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
0
20
40
60
80
100
120
140
-20
❖ Alcohol
t(seg)
0
4.3
7.3
13.5
19.4
25.5
34.1
39.1
47.3
57.7
62.3
65.9
72.7
77.1
82.9
92.1
T(°C)
-10
-5.6
-2.5
3.7
9.7
15.9
24.6
29.7
38
48.6
53.3
56.9
63.8
68.3
74.2
78.3
T(°C) vs T(S)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10 0
-20
20
40
60
80
100
Agua
Punto de fusión (º C)
Punto de ebullición (º C)
Alcohol
-------------------------78.3
0
100
Banceno
5.5
80.2
4.2. Investigamos los factores que afectan al calentamiento de un
líquido
4.2.1- La masa de sustancia
Selecciona una potencia de 500 w, una masa de 100 g de sustancia toma agua y una temperatura
inicial de 10 º C.
Ve anotando la temperatura, procura tomar al menos 8 valores espaciados, para cuando llegues al
punto de ebullición (no tomes este valor).
Dibuja la gráfica temperatura frente a tiempo
Repite la anterior experiencia, pero variando la masa (150 g y 200 g)
❖ Agua 100 g
t(seg)
0
6.1
18.4
28.1
39.5
48.1
65.7
72.9
T(°C)
10
17.2
31.9
43.5
57.2
67.4
88.5
97.1
T(°C) vs T(S)
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
❖ Agua 150 g
T(°C) vs T(S)
t(seg)
0
15.7
25.9
39.1
58.5
74.5
91.5
110.3
T(°C)
10
22.5
30.6
41.1
56.6
69.3
82.8
97.8
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
T(°C) vs T(S)
❖ Agua 200 g
120
100
t(seg)
0
19.7
38.7
54.5
86.3
101.7
120.9
146.2
T(°C)
10
21.7
33.1
42.5
61.5
70.7
82.2
97.3
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
¿Qué conclusión obtienes?
La temperatura a la cual pasa de estado líquido a gaseoso se denomina punto de
ebullición. La temperatura a la cual pasa de estado de sólido a líquido se
denomina punto de fusión.
140
160
4.2.2. La potencia de la estufa
Selecciona una potencia de 250 w, una masa de 100 g , de sustancia toma agua y una temperatura
inicial de 10 ºC.
Ve anotando la temperatura, procura tomar al menos 8 valores espaciados, para cuando llegues al
punto de ebullición (no tomes este valor).
Dibuja la gráfica temperatura frente a tiempo
Repite la anterior experiencia, pero variando la potencia de la estufa (500 w y 1000 w)
❖ Agua a 250 w
T(°C) vs T(S)
120
t(seg)
0
18.5
40.5
65.3
86.1
102.1
120.5
146.5
T(°C)
10
21
34.1
49
61.4
71
82
97.5
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
❖ Agua a 500w
t(seg)
0
6.1
18.4
28.1
39.5
48.1
65.7
72.9
T(°C)
10
17.2
31.9
43.5
57.2
67.4
88.5
97.1
T(°C) vs T(S)
120
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
❖ Agua a 1000w
T(°C) vs T(S)
t(seg)
0
2.3
7.1
15.7
21
25.7
30.1
36.7
T(°C)
10
15.4
26.9
47.5
60.1
71.4
81.9
97.7
120
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
¿Qué conclusión obtienes?
Entre mayor sea la potencia de la estufa al calentar la sustancia más rápido producirá un cambio
de fase.
4.2.3. La naturaleza de la sustancia
Selecciona una potencia de 250 w, una masa de 200 g, de sustancia toma agua y una temperatura
inicial de 10 ºC.
Ve anotando la temperatura, procura tomar al menos 8 valores espaciados, para cuando llegues al
punto de ebullición (no tomes este valor).
Dibuja la gráfica temperatura frente a tiempo
Repite la anterior experiencia, pero variando la sustancia (alcohol y benceno)
35
40
❖ Agua
t(seg)
0
43.1
78.1
125.1
166.8
204.3
236.1
294.2
T(°C)
10
22.8
33.3
47.3
59.8
71
80.5
97.8
T(°C) vs T(S)
120
100
80
60
40
20
0
0
50
100
❖ Alcohol
150
200
250
300
350
T(°C) vs T(S)
80
t(seg)
0
20.5
41.7
61.1
81.1
95.1
104.3
120.7
T(°C)
10
20.4
31.1
41
51.2
58.3
62.9
71.3
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
❖ Benceno
T(°C) vs T(S)
90
t(seg)
0
16.9
33.9
56.1
74.5
87.5
94.3
97.1
T(°C)
10
22
34.2
50
63.2
72.5
77.3
79.3
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
¿Qué conclusión obtienes?
Dependiendo del tipo de sustancia estas cambiaran de fase más rápido o menos tomando en
cuenta la temperatura y las masa de los mismos.
4.3. Determinación del calor específico de líquidos
Partimos de las tablas obtenidas en la experiencia
4.3.1. Multiplicamos cada uno de los valores del tiempo por 250 para determinar el calor que la
estufa transmite a la sustancia. (Energía = Potencia X tiempo). Suponemos que todo el calor es
transferido a la sustancia.
Representa la temperatura frente al calor suministrado para cada una de las sustancias
❖
Agua
t(seg)
0
43.1
78.1
125.1
166.8
204.3
236.1
294.2
E=Pxt
T(°C)
10
22.8
33.3
47.3
59.8
71
80.5
97.8
Q (J)
0
10 775
19 525
31 275
41 700
51 075
59 025
73 550
E= 250w x 0s =0 j
E= 250w x 43.1 s = 10 775 j
E = 250w x 78.1 s = 19 525j
E= 250w x 125.1 s = 31 275 j
E = 250 w x 166.8 s = 41 700 j
E= 250 w x 204.3 s = 51 075 j
E = 250 w x 236.1 s = 59 025 j
120
E = 250 w x 294.2 s = 73 550 j
T(°C) vs Q(J)
120
100
80
60
40
20
0
0
❖
10 775
19 525
31 275
Alcohol
t(seg)
0
20.5
41.7
61.1
81.1
95.1
104.3
120.7
41 700
51 075
59 025
73 550
E=Pxt
T(°C)
10
20.4
31.1
41
51.2
58.3
62.9
71.3
Q (J)
0
5 125
10 425
15 275
20 275
23 775
26 075
30 175
E= 250w x 0s =0 j
E= 250w x 20.5 s = 5 125 j
E = 250w x 41.7 s =10 425 j
E= 250w x 61.1 s =15 275 j
E = 250 w x 81.1 s = 20 275 j
E= 250 w x 95.1s = 23 775 j
E = 250 w x 104.3 s = 26 075 j
E = 250 w x 120.7 s = 30 175
T(°C) vs Q(J)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
❖
5 125
10 425
15 275
20 275
23 775
26 075
30 175
Benceno
t(seg)
0
16.9
33.9
56.1
74.5
87.5
94.3
97.1
E=Pxt
Q (J)
0
4 225
8 475
14 025
18 625
21 875
23 575
24 275
T(°C)
10
22
34.2
50
63.2
72.5
77.3
79.3
E= 250w x 0s =0 j
E= 250w x 16.9 s = 4 225 j
E = 250w x 33.9 s = 8 475 j
E= 250w x 56.1 s = 14 025 j
E = 250 w x 74.5 s = 18 625 j
E= 250 w x 87.5s = 21 875 j
E = 250 w x 94.3 s = 23 575 j
E = 250 w x 97.1 s = 24 275 j
T(°C) vs Q (J)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
4 225
8 475
14 025
18 625
21 875
23 575
24 275
Determina la pendiente de las rectas. La pendiente es igual al producto de la masa (200 g) por el
calor específico.
Calcula el calor específico de cada sustancia en J/kg K ( julios/ kilogramos x Kelvin).
Q=mc∆𝑇
c = Q/m∆𝑇,
c=73 550J / (200g) (87.8°C) = 4.186 J/g °C= 4186 J/Kg K
Agua
c = Q/m∆𝑇,
c=30 175J / (200g) (61.3°C) = 2.450 J/g °C= 2450 J/Kg K
Alcohol
c = Q/m∆𝑇,
c=24 275J / (200g) (69.3°C) = 1.740 J/g °C= 1740 J/Kg K
Benceno
Sustancia
Calor especifico (j/ Kg
K)
Agua
4186 J/ Kg K
Alcohol
2450 J/ Kg K
Benceno
1740 J/ Kg K
Pendiente= m c
Pendiente= (200g)( 4.186 J/g °C)= 837.2 Agua
Pendiente= (200g)( 2.450 J/g °C)= 490 Alcohol
Pendiente= (200g)( 1.740 J/g °C)= 348 Benceno
Sustancia
Pendiente
Agua
837.2
Alcohol
490
Benceno
348
4.3.2. Calor latente de fusión y de ebullición.
Proponga algún procedimiento para determinar los calores latentes de fusión y de ebullición de las
diferentes sustancias. Realiza la experiencia y los cálculos necesarios.
Sustancia
Agua
Alcohol
Benceno
Calor latente de fusión (J/Kg)
Calor latente de ebullición (J/Kg)
334(J/Kg)
100(J/Kg)
----------------78.3(J/Kg)
127(J/Kg)
80.2(J/Kg)
GLOSARIO:
CONCLUSIÓN
En esta etapa de la vida día a día es posible calcular el calor de fusión y ebullición realizando
medición directa o indirecta, aunque a pesar de que se cuenta con las herramientas precisas nos
resulta más factible realizarlo en base a fórmulas, sin embargo van de la mano porque ambas
dependen de la cantidad de sustancia, tipo de sustancia y potencia que se le aplique.
INFOGRAFÍA
Puedes encontrar información sobre este tema en las siguientes direcciones:
http://www.bioygeo.info/HeatingCurve.htm
http://es.slideshare.net/lucia2793/curvas-de-calentamiento