Experimento equilibrio termico agua-hielo.

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- Materiales

- Agua caliente (75°C)

- Agua a temperatura ambiente (20°C)

- 2 Vasos transparentes de vidrio

- Colorante artificial

- Cubitera de hielo

- Procedimiento

- Llenar la cubitera de hielo junto con 1 gota de colorante artificial y mezclarlo

- Congelar el recipiente lleno con un congelador por 3 horas

- Calentar agua hasta el punto de ebullición, durante el tiempo entre el calentamiento y la realización del experimento el agua se enfría unos 25°C aproximadamente

- Con los 2 vasos llenos de agua, uno con temperatura ambiente y el otro con temperatura insertar 1 cubo de hielo colorado en cada uno, primero en el de agua al clima y luego al agua caliente

- El tiempo tardado en derretirse el hielo completamente en el vaso de agua al clima (20°C) es de 6 minutos y medio y el tiempo tardado en que se derritiera el cubo de hielo completamente en el vaso de agua.

- Conclusión

En este experimento se observa que el cambio de estado en el hielo ocurre de manera más rápida en el agua hirviendo que en el agua al clima, el colorante ayuda a distinguir de mejor manera el hielo del agua, un efecto interesante que se puede notar es la rapidez con la que baja el colorante en el vaso de agua caliente de manera turbulenta, el hielo desaparece en cuestión de segundos y la masa que ocupaba su lugar desciende rápidamente por el vaso por las diferencias de temperatura en los 2 subsistemas. Se puede comprobar la ley cero de la termodinámica o la ley de equilibrio térmico, los 2 sistemas eventualmente alcanzarán el equilibrio térmico dependiendo de su masa y su temperatura.

También es posible comprobarse la segunda ley, ya que el hielo al recibir el calor del agua, este cambia de estado sólido a estado líquido fusionándose para formar 1 solo sistema por lo cual se considera un proceso no reversible, en el caso del vaso con agua al clima, presenta una entropía mucho menor que en el vaso con agua caliente.

En el caso del sistema con el agua al clima, un sistema externo el cual es el aire obtiene un papel mayor, ya que en cierta medida ayuda a que el cubo de hielo se homogenice con el sistema del vaso, en el caso del vaso con agua caliente, el aire juega un papel menor comparado con el sistema del vaso al clima por la diferencia en temperatura entre los 2 subsistemas.

- Bibliografía

K. Wark, D. E. Richards “Termodinamica 6ta edición” cap.6