TEMA 3. BALANCE DE ENERGIA

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Solución B (Agua fria + Cloruro de Sodio) a 0.5°C.

Tiempo / Minuto

T °C

Valor

1

1.3

Inicial

2

0.9

Sube

3

0.7

Sube

4

0.6

Sube

5

0.5

Sube

6

0.4

Limite

7

0.4

Constante

8

0.4

Constante

Discusión de resultados.

Ejercicio 1. Intercambio de energía con solución de agua caliente y fría:

El metodo para calentar el agua en la solucion A es por conducción, es decir, primero se calienta una parte del recipiente y despues todo en su totalidad, proceso que puede durar poco tiempo. Se puede apreciar en la tabla de datos de la solución A, que en un tiempo determinado de 20 minutos, se pudo estabilizar la temperatura; a medida que pasaban los minutos la temperatura baja hasta llegar a límite de ser constante en el periodo que se toma los datos (20 minutos). Lo anterior debido a que al calentar el agua en el recipiente, esta gana calor (energía), al retirar la llama del recipiente se empiesa a perder calor (energía) pero como el agua ya gano calor, esta empezara a enfriarse (perdida de calor) y esta al estar dentro del recipiente la perdida de calor no es mucha y por eso se demora mas en enfriarse.

Podemos observar que en la solución B la temperatura inicial es de 0.5 °C y esta se puedo estabilizar en un periodo de 5 minutos, es decir la temperatura mostro su límite y constante a partir de los 3 minutos.

Ejercicio 2. Intercambio de energía con solución de agua caliente y fría + Cloruro de Sodio.

El proceso de disolución del Cloruro de Sodio en agua requiere energía (para la solución A es el calor, para la solución B es el movimiento), ya que deben separarse el Na y el Cl, que se encuentran unidos y posteriormente solventarse quedando al estado de iones en la solución. El balance energético de estos procesos puede dar un resultado positivo o negativo, es decir, en algunos casos se requiere energía para disolver un sólido y en otros casos se desprende energía, también en forma de calor. Al mezclar agua y cloruro de sodio se tiene una reacción endotérmica, es decir, absorción de energía.

En el caso de la solución A (Cloruro de sodio + Agua caliente), se observa que el agua alcanza su ebullición de manera mas rapida, y la estabilización de la temperatura es alcanzada en un periodo de 6 minutos. Lo anterior debidoa que el momento de calentar el recipiente (la solución absorve el calor o la energía en un proceso endotermico) y esta absorción se hace más rapida con la sal, permitiendo que la solución alcance la ebullición de manera más rapida, de igual manera, cuando se retira la fuente de calor (llama o mechero), se produce un proceso exotermico (Desprende calor) lo que hace que se mantenga la temperatura estable en poco tiempo y se requiera de mas tiempo enfriarse.

En el caso de la solución B (Cloruro de sodio + Agua fría), puede mantener perfectamente la mezcla por debajo de 0.4 °C 0 alrededor de los 0ºC por más tiempo, lo anterior debido a que el hielo tiene una fina capa de agua líquida sobre su superficie. La sal que hemos añadido se disuelve en ese agua y forma una disolución saturada, es decir, el agua ha recibido toda la sal que es capaz de disolver y esto permite que se mantenga estable por más tiempo.

Conclusiones.

En el procedimiento o ensayo que se realiza, podemos observar la influencia del cloruro de sodio en la solución de agua, permitiendo que esta altere los valores de estabilidad de temperatura en los ensayos. Por una parte en el ensayo 2 es evidente que la energia (calor) que almacena en el recipiente permite mantener los valores de temperatura estable por mucho mas tiempo, de igual manera con el agua fria, permitiendo que el hielo se disuelva mas rapido pero su temperatura es estable.

Queremos añadir que nos hace ver que se pueden realizar este tipo de experimentos o comprobaciones desde casa y de esta manera poder observar los comportamientos de dichos ensayos, en cuanto al comportamiento del cloruro de sodio en soluciones de agua fria y caiente.

Bibliografía.

Red Colombiana de Formación Ambiental, RCFA (2007): Las ciencias ambientales, Una nueva área de conocimiento; Ladrón de Guevara, Francisco González; Carrizosa Umaña, Julio; Leff, Enrique; Noguera de Echeverri, Ana Patricia; Cubillos Quintero, León Felipe; Duque, Andrés A. Bogotá, D.C. Colombia.

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD – (2016): Vicerrectoría Académica y de Investigación – VIACI. Escuela: Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Programa: Ingeniería Ambiental. Curso: Balance másico y energético en problemáticas ambientales, Guía para el desarrollo del componente práctico.

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD – (2016): Vicerrectoría Académica y de Investigación – VIACI. Escuela: Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Programa: Ingeniería Ambiental. Curso: Balance másico y energético en problemáticas ambientales. Protocolo para el desarrollo del componente práctico.

Balance de materia y energía en procesos Industriales (2014): Instituto Politécnico Nacional: Monsalve Vásquez, Raúl; Miranda Pascual, María Guadalupe; Romero Sánchez, María del Rocío, Muñoz Pérez, Graciela. Grupo Editorial Patria.

Centro de Investigación para el Desarrollo Sostenible en Industria y Energía, Industrial