TRABAJO PRÁCTICO N° 4

Cambio de Estado

I - Preguntas de repaso:

1) ¿Cuáles son las características del estado: sólido, líquido y gaseoso?2) ¿Qué sucede con la temperatura en los cambios de estado?3) ¿En que “utiliza”, la sustancia, el calor que absorbe en un cambio de estado?4) ¿Qué es el calor latente? y ¿qué significa?5) ¿Qué sucede, a nivel molecular, en la fusión y la solidificación?6) ¿Interesa la presión, en la fusión de una sustancia?7) ¿Qué es la vaporización, en que formas se presenta y de que depende?8) ¿Qué es la ebullición y cómo la afecta la presión?9) ¿Por qué depende de la presión atmosférica la temperatura a la cual hierve un líquido?10) ¿Desprende o absorbe energía un vapor cuando se convierte en líquido?

II - Cuestiones:

1) Cuando una sustancia absorbe calor: a) ¿aumenta necesariamente su temperatura?, b) ¿puede cambiar de estado?, c) ¿aumenta necesariamente su volumen?

2) Para calentar hielo a 0 ºC hasta 10 ºC, ¿se consume igual cantidad de calor que para calentar agua a 0 ºC hasta 10 ºC?

3) ¿Por qué la evaporación es un proceso de enfriamiento y la condensación uno de calentamiento?

4) ¿Por qué jadean los perros cuando hace calor?5) ¿Por qué causa más daño una quemadura con vapor de agua que una quemadura con

agua hirviendo a la misma temperatura?6) ¿Qué contiene normalmente más vapor de agua: el aire caliente o el aire frío?7) ¿Por qué sientes menos frío cuando te secas dentro del ambiente (cerrado) de la ducha

después de bañarte?8) ¿Por qué echa “humito” una taza de café caliente?9) ¿Por qué es más útil en la montaña que a nivel del mar una olla a presión?10) ¿Por qué reduce la temperatura de congelación del agua el anticongelante o cualquier

sustancia soluble que se agrega al agua?11) ¿Por qué es importante humedecerse el dedo antes de tocar brevemente una plancha

caliente?12) ¿Cómo aprovechamos las condiciones por las cuales un líquido puede evaporarse más

rápidamente, para acelerar el secado de ropa lavada?13) Explicar cuál es la razón por la que la temperatura de un líquido baja al subir a una

montaña. III - Problemas:

1) ¿Qué cantidad de calor se necesita para cambiar 4 g de agua a 100 ºC a vapor a 100 ºC?2) ¿Cuál es la cantidad de calor intercambiada para que 10 g de vapor de agua a 100 ºC

condensen y den agua a 50 ºC?3) ¿Cuánto vapor de agua a 100 ºC se debe condensar para fundir 1 g de hielo a 0 ºC y

conservar el agua resultante a una temperatura de 0 ºC?4) Calcula la energía que desprende 1 g de vapor de agua a 100 ºC que se enfría hasta

formar hielo y después continúa cediendo energía hasta alcanzar el cero absoluto. (el calor específico del hielo en este intervalo de temperatura es de 0,3 cal/ g.ºC en promedio)

5) Si se vierten 20 g de agua a 80 ºC en una cavidad de un bloque de hielo muy grande a 0 ºC, a) ¿cuál será la temperatura final del agua en la cavidad? b) ¿cuánto hielo se debe fundir para enfriar el agua caliente hasta esta temperatura?

6) En una heladera se colocan 100 g de agua a 20 ºC y se obtienen cubitos de hielo a –5 ºC. ¿Qué cantidad de calor se le extrajo al agua?

7) ¿Qué cantidad de calor será necesaria para transformar 100 g de hielo a –5 ºC en 100 g de vapor de agua a 120 ºC?

8) ¿Qué masa de hielo a 0 ºC hay que echar en 1500 g de agua a 18 ºC para que la mezcla quede a 6 ºC?

9) Calcular la cantidad de calor que hay que suministrar a: a) 150 g de aluminio que se encuentran a la temperatura de fusión para que se funda totalmente, b) 1 kg de hielo en iguales condiciones

10) Determinar la cantidad de calor que deben absorber 3,5 kg de mercurio, el cual está a –50 ºC para vaporizarlo hasta alcanzar los 400 ºC (T fusión = -38,8ºC, T vaporización = 357 ºC)

11) Calcular la masa de hielo que se encuentra a –10ºC, que será necesario introducir en un calorímetro que contiene 1 kg de agua a 50 ºC para que el equilibrio térmico se logre a 20 ºC. Hacer el gráfico T vs Q

12) En un calorímetro se encuentra 1 kg de hielo que está a –10ºC. a) Calcular la cantidad de agua que está a 80 ºC que debe ser introducida para que el equilibrio térmico se verifique a los 10 ºC. b) ídem, si en lugar de agua se introduce vapor de agua a 100ºC para que el equilibrio térmico tenga lugar a los 40ºC.

Formulario

Q cambio estada = m . c latente

Respuestas a los problemas1) Q = 2160 cal 7) Q = 73150 cal2) Q = -5900 cal 8) m = 209,3 g3) Al menos 0,148 g 9) a) 11,52 Kcal. b) 80 Kcal.4) Q = - 801,9 cal 10) Q = 308,87 Kcal.5) a) 0ºC b) m = 20 g 11) m = 285 ,71 g6) Q = -10250 cal 12) a)1357 g b) 208 g