Download Calor de Vaporización del Nitrógeno Líquido.

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ENTALPÍA DE VAPORIZACION
DEL NITROGENO LIQUIDO
Objetivo. El objetivo de la práctica es la determinación de la entalpía de
vaporización del nitrógeno líquido, ∆HV.
Teoría: La experiencia consiste en medir la masa de nitrógeno líquido que
permanece en un recipiente en función del tiempo, con y sin suministro de
una potencia eléctrica W. Llamamos (dm/dt)0 a la masa de nitrógeno que
por unidad de tiempo se pierde en el recipiente por evaporación natural,
cuando la potencia es cero. Llamamos (dm/dt)W a lamasa de nitrógeno
líquido que se evapora cuando se aplica el paso de corriente eléctrica por la
resistencia. En ese caso se vericará que:
 dm 
 dm  
W = ∆H V 
 
 −
 dt  W  dt  0 
(1)
donde ∆HV es el calor de vaporización del nitrógeno líquido.
Procedimiento: En la figura se indica la disposición de los instrumentos.
El vaso de espuma de poliuretano con la resistencia calefactora en su
interior se sitúa sobre la balanza. El nitrógeno líquido se introduce en el
vaso hasta cubrir la resistencia calefactora por la que inicialmente no
circula corriente y se espera hasta alcanzar un estado estacionario, que se
aprecia por la ebullición uniforme y suave del líquido. En ese momento se
comienzan a medir las perdidas de masa de nitrógeno líquido en función
del tiempo, se puede medir la masa cada 10s aproximadamente. El valor de
(dm/dt)0 será menos la pendiente de la recta obtenida, utilizando el método
de los mínimos cuadrados.
Dpto. Física Aplicada 1. Facultad de Física. Universidad Complutense.
A continuación se suministra un flujo de corriente eléctrica a través de la
resistencia. La potencia debe ser suficiente para que se observe un
incremento importante en la pérdida de masa, pero evitando que el
burbujeo derrame nitrógeno fuera del vaso. El valor de (dm/dt)W se obtiene
de nuevo como menos la pendiente de la nueva recta.
A continuación se debe interrumpir el paso de corriente eléctrica y medir
de nuevo la masa de nitrógeno líquido perdida por unidad de tiempo,
determinando un nuevo valor de (dm/dt)0. El valor medio de las pendientes
obtenidas en primer y último lugar nos da la pendiente (dm/dt)0 que
debemos utilizar el la ecuación (1). Puede probarse con varios valores de la
potencia suministrada y comparar los resultados obtenidos, pero debe
medirse siempre (dm/dt)0.antes y después de cambiar el valor de la potencia
calefactora.
Las pérdidas por evaporación espontánea del nitrógeno dependen
fundamentalmente del nivel de líquido en el vaso y del hecho de que la
resistencia esté surmegida o no. Por eso, al principio del experimento debe
sumergirse la resistencia lo suficiente para que no se quede al aire a medida
que va descendiendo el nivel.
Resultados:
1. Tablas de valores {m;t} para al menos tres series de medidas una con y
dos sin potencia, antes y después.
2. Representación gráfica de los puntos m frente a t, junto con las rectas de
ajuste por mínimos cuadrados.
3. Obtención de al menos un valor para la entalpía de vaporización del
nitrógeno líquido, ∆HV.
Cuestiones:
1. Comparar el valor obtenido para ∆HV con el valor tabulado.
2. ¿Cómo se obtiene la ecuación (1) ?
3. ¿Por qué es necesario medir las pendientes sin calefacción antes y
después de cada medida suministrando potencia y luego promediar?