PRÁCTICA 11 - CALOR LATENTE DE FUSIÓN (1)

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CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO 
 
A. COMPETENCIA ESPECIFICA 
 
Evalúa la transferencia de calor entre hielo y agua a diferentes temperaturas mezclados en un 
calorímetro, para determinar el calor latente de fusión del hielo. 
 
B. INFORMACIÓN TEÓRICA 
El calor de fusión, también conocido como calor latente de fusión, describe la cantidad de energía 
que se necesita para que ocurra el cambio de fase entre un líquido y un sólido sin un cambio de 
temperatura. El calor latente es el calor por unidad de masa requerido para que ocurra un cambio 
de fase. Por ejemplo, si agregamos hielo y refresco frío a un vaso, esperaríamos que el calor del 
refresco ligeramente más cálido derrita el hielo en el vaso. Sin embargo, probablemente hayas 
notado que cuando agregas hielo a una bebida ya fría, solo parte del hielo se derrite, no todo. Esto 
se debe a que el refresco no contiene suficiente energía como calor para superar el calor latente de 
fusión del hielo. Cuando combina hielo a 0 °C y refresco frío a una temperatura superior a 0 °C, 
el calor del refresco continuará derritiendo el hielo hasta que ambos alcancen una temperatura de 
equilibrio. 
 
 
Figura 01: Esquematización del calor latente de fusión del hielo 
 
Cuando se agrega o elimina energía térmica de un objeto, la temperatura del objeto normalmente 
se ajusta. Sin embargo, durante un cambio de fase, la temperatura de un objeto permanecerá 
constante a pesar de que se agregue o reste calor adicional de la sustancia. Entonces, ¿qué está 
pasando con el exceso de calor durante esta transferencia de energía si no está cambiando la 
temperatura? Esta energía térmica se dirige hacia la superación del calor latente de la sustancia. 
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Las tres fases comunes de la materia son gas, líquido y sólido. Por lo tanto, hay tres términos 
diferentes para el calor latente que describen los cambios de fase de la materia. El calor latente de 
fusión refiere al cambio de fase entre sólido y líquido. Tenga en cuenta que el calor en realidad se 
refiere a la transferencia de energía térmica entre los objetos. Por lo tanto, el calor de latente de 
fusión abarca el proceso de agregar calor para fundir un sólido y el proceso de restar calor para 
congelar un líquido. 
Si una 𝑚𝑎 de agua a la temperatura inicial 𝑇𝑎 se mezcla con una masa 𝑚ℎ de hielo a 0 ºC en un 
calorímetro y luego la mezcla de agua y hielo se agita hasta que se alcanza una temperatura final 
de equilibrio 𝑇𝑒. Pueden ocurrir dos casos: 
 
Caso 1 
Se funde una parte 𝑚 de la masa inicial 𝑚ℎ, quedando una mezcla formada por hielo (𝑚ℎ − 𝑚) y 
agua (𝑚𝑎 + 𝑚) a la temperatura final de 𝑇𝑒 = 0 ºC. Si el calorímetro está perfectamente aislado, 
no pierde ni gana calor, entonces se puede demostrar que 
 
𝐿𝑓 =
𝑚𝑎 𝑐𝑎 𝑇𝑎
𝑚∗
 (1) 
Caso 2 
Si se funde todo el hielo, el estado final es una masa (𝑚ℎ + 𝑚𝑎) de agua a la temperatura final 
𝑇𝑒 > 0. Si el calorímetro está perfectamente aislado, no pierde ni gana calor, entonces se puede 
demostrar que 
𝐿𝑓 = 𝑐𝑎(𝑇𝑎
𝑚𝑎 
𝑚ℎ
− 𝑇𝑒
𝑚𝑎+𝑚ℎ+𝑘 
𝑚ℎ
) (2) 
con 
𝑘 =
𝑚 (𝑇−𝑇𝑒)
(𝑇𝑒−𝑇𝑜)
− 𝑀 (3) 
Donde 
𝐿𝑓: calor latente de fusión del hielo (334000 J/kg) 
𝑐𝑎: calor especifico del agua (4186 J/kg.K) 
𝑚ℎ: masa de hielo en el calorímetro 
𝑚𝑎: masa de agua a la 𝑇𝑎 
𝑇𝑎: temperatura de 𝑚𝑎 
𝑘: equivalente en agua del calorímetro 
𝑀: masa de agua en el calorímetro 
𝑚: masa de agua en el recipiente 
𝑚∗: masa fundida (𝑚ℎ − 𝑚𝐻) 
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𝑚𝐻: masa de hielo sin fundirse 
𝑇: temperatura inicial de agua en el recipiente 
𝑇𝑜: temperatura inicial de la masa de agua que se encuentra en el calorímetro 
𝑇𝑒: temperatura de equilibrio de la mezcla 
 
C. MATERIALES Y ESQUEMA 
⮚ Uso de PC o Laptop 
⮚ Acceso con conexión a internet 
 
 
Figura 2. Esquema representativo del sistema para la experimentación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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APELLIDOS Y NOMBRES: FLORES BETANCUR RAUL CUI: 20210572 
ESCUELA PROFESIONAL: INGENIERIA ELECTRICA FECHA: 17/12/2021 
HORARIO: 12:20 – 2:00 pm FIRMA: 
PROFESOR (A): JESUS JAVIER TEJADA RIVERA NOTA: 
 
CALOR LATENTE DE FUSIÓN DEL HIELO 
 
D. CUESTIONARIO PREVIO 
1. ¿Qué es el calor latente? Explique. 
 
Si nos centramos en el terreno de la física, el calor es la energía que se traspasa de un cuerpo hacia 
a otro, capaz de generar un cambio de estado y la dilatación de estos cuerpos. Latente, por su parte, 
es aquello que se encuentra oculto o que parece inactivo 
La noción de calor latente alude al calor que, al ser recibido por un cuerpo, no incrementa su 
temperatura, sino que es utilizado para que se produzca un cambio de estado. 
 
2.Demuestre y describa la ecuación (1) de la sección B (INFORMACIÓN TEÓRICA). 
El calor absorbido por el hielo es 𝑄1= m.𝐿f 
El calor cedido por el agua es 𝑄2= 𝑚𝑎.c.(0-𝑇𝑎) 
Si el calorímetro está perfectamente aislado, no pierde ni gana calor, se cumplirá que: 
 𝑄1+𝑄2=0 
 𝑚. 𝐿𝑓 + 𝑚𝑎 · 𝑐 · (0 − 𝑇𝑎) = 0 
 𝑚. 𝐿𝑓 = - (- 𝑚𝑎. 𝑐. 𝑇𝑎) 
 𝐿𝑓 =
𝑚𝑎 𝑐𝑎 𝑇𝑎
𝑚∗
 
 
3. ¿Cuál es la diferencia entre calor latente de fusión y calor latente de vaporización? Mencione 
ejemplos relacionados con la vida cotidiana. 
Porque uno pasa a estado sólido a líquido y otro de líquido a estado vapor, un ejemplo serio cuando 
hervimos agua, y de vaporización seria cuando comemos algo congelado o un trozo de hielo este 
se cae a gotitas porque se derrite poco a poco. 
 
 
 
 
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4. Demuestre y describa la ecuación (2) de la sección B (INFORMACIÓN TEÓRICA). 
 
El calor absorbido por el hielo es 𝑄1=𝑚h.Lf+ 𝑚h.c.(Te-0) 
Calor absorbido por el calorímetro 𝑄2= k.c.(Te-0) 
El calor cedido por el agua es 𝑄3=𝑚a.c.(Te-Ta) 
 
 
 
 𝑚ℎ. 𝐿𝑓 + 𝑚ℎ. 𝑐. (𝑇𝑒 − 0) + 𝑘. 𝑐. (𝑇𝑒 − 0) + 𝑚𝑎. 𝑐. (𝑇𝑒 − 𝑇𝑎) = 0 
 
 𝑚ℎ. 𝐿𝑓 + 𝑚ℎ · 𝑐 · 𝑇𝑒 + 𝑘. 𝑐. 𝑇𝑒 + 𝑚𝑎. 𝑐. 𝑇𝑒 − 𝑚𝑎. 𝑐. 𝑇𝑎 = 0 
 𝑚ℎ. 𝐿𝑓 = − 𝑚ℎ. 𝑐. 𝑇𝑒 − 𝑘. 𝑐. 𝑇𝑒 − 𝑚𝑎. 𝑐. 𝑇𝑒 + 𝑚𝑎. 𝑐. 𝑇𝑎 
 𝑚ℎ. 𝐿𝑓 = 𝐶 (− 𝑚ℎ. 𝑇𝑒 − 𝑘. 𝑇𝑒 − 𝑚𝑎. 𝑇𝑒 + 𝑚𝑎. 𝑇𝑎) 
 𝑚ℎ. 𝐿𝑓 = 𝐶 (𝑇𝑎. 𝑚𝑎 − 𝑇𝑒 (𝑚ℎ + 𝑘 + 𝑚𝑎)) 
 𝐿𝑓 = 𝑐𝑎(𝑇𝑎
𝑚𝑎 
𝑚ℎ
− 𝑇𝑒
𝑚𝑎+𝑚ℎ+𝑘 
𝑚ℎ
) 
 
E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
1. Ingrese al siguiente link. 
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/calor/fusion/fusion.html 
2. En el simulador elija la opción “Equivalente en agua”, seguidamente deberá de hacer click en 
“Prepara”, y luego click en “Calcula” ahora anote los valores para: 
𝑀 = 170,00 ( g ) ; 𝑚 = 170 ( g ) ; 𝑇𝑜 = 92,70 ( °C ) 
𝑇 = 2,70 (°C ) ; 𝑇𝑒=54,20 ( °C ) 
con ayuda de la ecuación (3) calcule el equivalente en agua del calorímetro 
𝑘 =
𝑚 (𝑇−𝑇𝑒)
(𝑇𝑒−𝑇𝑜)
− 𝑀= 
𝑘 =
170,00𝑔(2,70°C−54,20 𝐶)
(54,20 °C−92,70 °C)
-170,00 g 
𝑘 =57,40 g 
𝑘 =0,057 Kg 
3. Para realizar el Caso 1 de la sección B (Información Teórica), en el simulador elija la opción 
“Calor de fusión”, luego ahora anote los valores para 
𝑚ℎ = 100,00 (g) =0,10 Kg; 𝑚𝑎 = 50,00 (g)=0,05 Kg 
seguidamente deberá de hacer click en “Prepara”, y luego click en “Calcula”; para completar la 
Tabla 1 anote los valores de 𝑚𝐻 para diferentes 𝑇𝑎. 
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Para los cálculos correspondientes en la Tabla 1 considerar el cambio de variable: 𝑃 = 𝑚𝑎 𝑐𝑎 𝑇𝑎 
y 𝑄 = 𝑚ℎ − 𝑚𝐻 
 
Tabla 1: Temperatura de la masa del agua en función de su masa 
Lectura 𝑇𝑎 ( °C ) 𝑇𝑎 ( K ) 𝑚𝐻 ( g ) a Kg 𝑚𝐻 ( Kg ) 𝑃 ( J ) 𝑄 ( Kg ) 
1 20 293 87,50 0,087 61324.9 0.013 
2 40 313 75,00 0.075 65510.9 0.025 
3 60 333 62,5 0.062 69696.9 0.038 
4 80 353 49,90 0.049 73882.9 0.051 
5 100 373 37,40 0.037 78068.9 0.063 
 
 
 
3. Para realizar el Caso 2 de la sección B (Información Teórica), en el simulador elija la opción 
“Calor de fusión”, luego ahora anote los valores para 
𝑚ℎ = 50,00 ( g ); 𝑚𝑎 = 200 ( g ); 𝑚𝑎 = 0.2 ( Kg ) 
seguidamente deberá de hacer click en “Prepara”, y luego click en “Calcula”; para completar la 
Tabla 2 anote los valores de 𝑇𝑒 para diferentes 𝑇𝑎. 
Para los cálculos correspondientes en la Tabla 2 considerar el cambio de variable: 𝑅 = 𝑚𝑎 𝑇𝑎 
 
Tabla 2: Variación de la 𝑇𝑒 para diferentes 𝑇𝑎 
Lectura 𝑇𝑎 (°C ) 𝑇𝑎 ( K ) 𝑇𝑒 (°C ) 𝑇𝑒 (K ) 𝑅 ( Kg.K ) 
1 40 313 13,00 286,00 62,60 
2 50 323 19,60 292,60 64.60 
3 60 333 26,10 299,10 66.60 
4 70 343 32,60 305.60 68.60 
5 80 353 39,10 312.10 70.60 
 
F. ANÁLISIS DE DATOS 
 
1. Con los datos de la Tabla 1, grafique 𝑃 en función de 𝑄 para obtener la gráfica 01, luego 
determine la ecuación de esta gráfica; y obtenga el valor de la pendiente e intersecto, con sus 
respectivas unidades según el sistema internacional. 
Gráfica 1. 𝑃 en función de 𝑄 
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Pendiente: 332.14 J/Kg 
intercepto: 57.075 J 
2. Con los datos de la Tabla 2, grafique R en función de 𝑇𝑒 para obtener la gráfica 02, luego 
determine la ecuación de esta gráfica; y obtenga el valor de la pendiente e intersecto, con sus 
respectivas unidades según el sistema internacional. 
 
Gráfica 2.- R en función de 𝑇𝑒 
 
Pendiente: 0.3067 Kg 
Intercepto: -25.141 (Kg.K) 
 
 
 
 
y = 332.14x + 57.075
R² = 0.9997
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
𝑃
( 
J 
 )
𝑄 ( Kg )
𝑃 en función de 𝑄
y = 0.3067x - 25.141
R² = 1
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
280 285 290 295 300 305 310 315
𝑅
( 
K
g.
K
 )
𝑇𝑒 (K )
R en función de 𝑇𝑒
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G. COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN 
1. A partir de la pendiente de la gráfica 01, obtenga el valor de 𝐿𝑓 del hielo y compárelo con el 
valor del 𝐿𝑓 del hielo de la sección B (Información Teórica). Justifique su respuesta. 
 𝐿𝑓 = (334000 J/kg) Valor teórico 
𝐿𝑓 = 
𝑚𝑎 𝑐𝑎 𝑇𝑎
m∗
 
Despejando 𝑚∗= 𝑚h-𝑚H 
𝐿𝑓 = 
𝑚𝑎 𝑐𝑎 𝑇𝑎
𝑚h-𝑚H
 
 𝐿𝑓(𝑚h-𝑚H) = 𝑚𝑎 𝑐𝑎 𝑇𝑎 
 B= 𝐿𝑓 pendiente= 332.14 J/Kg 
Comparando: 
E%=⃒ 
valor real − valor experimental
valor real
⃒ x100% 
E%= ⃒ 
334000 - 332.14 
334000
⃒ x100% 
E%= 0,99% 
2. A partir de la pendiente de la gráfica 02, obtenga el valor de 𝑘 y compárelo con 𝑘 de la sección 
E.2. Justifique su respuesta. 
𝐿𝑓 = 𝑐𝑎(𝑇𝑎
𝑚𝑎 
𝑚ℎ
− 𝑇𝑒
𝑚𝑎+𝑚ℎ+𝑘 
𝑚ℎ
) 
R=𝑚a 𝑇a R=A𝑇e+B 𝑚a𝑇a=A𝑇e+B 
 
 
(𝑚𝑎+ 𝑚ℎ + K) = A 
50+200+𝑘 
1000
 =0,3067 Y= 0.3067x - 25.141 
K=56,7 g = 0,567 Kg 
Comparando valores habrá un error porcentual: 
E%=⃒ 
valor real − valor experimental
valor real
⃒ x100% 
E%= ⃒ 
0,057 - 0.0567 
0,057
⃒ x100% 
E%= 1,2% 
3. A partir del Intercepto de la gráfica 02, obtenga el valor de 𝐿𝑓 del hielo y compárelo con el valor 
del 𝐿𝑓 del hielo de la sección B (Información Teórica). Justifique su respuesta. 
𝐿𝑓 = 𝑐𝑎(𝑇𝑎
𝑚𝑎 
𝑚ℎ
− 𝑇𝑒
𝑚𝑎+𝑚ℎ+𝑘 
𝑚ℎ
) 
R=𝑚a 𝑇a R=A𝑇e+B 𝑚a𝑇a=A𝑇e+B 
 
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Y= 0.3067x - 25.141 
𝐿𝑓-0,05
1000x4186
 =-25.141 
𝐿𝑓=329354.48 J/kg 
Comparando valores habrá un error porcentual: 
E%=⃒ 
valor real − valor experimental
valor real
⃒ x100% 
E%= ⃒ 
334000 - 329354.48 
334000
⃒ x100% 
E%= 1,39% 
 
H. CONCLUSIONES 
- En el siguiente experimento podemos ver como mediante un calorímetro se puede apreciar el 
calor latente de cada material 
- También se puede apreciar la energía necesaria para obtener un cambio de fase con respecto a 
este también cuanto más calor, mayor temperatura adquiere el cuerpo 
- Se comprendió que la temperatura es una función lineal de la energía menos en cambios de estado 
porque alcanza una determinada temperatura, si se sigue aumentando la energía, no se logrará 
elevar su temperatura, sino realizar un cambio de estado: de sólido a líquido (fusión) mientras no 
haya concluido la transformación, no aumentará la temperatura. En ese período de tiempo, la 
temperatura permanece constante, aunque el calor sigue aumentando. 
I. CUESTIONARIO FINAL 
1. ¿Por qué es más recomendable enfriar latas de bebidas colocándolas en una cubeta que contiene 
hielo y agua en lugar de una cubeta de agua a una temperatura inicial de 0 °C. Explique? 
Porque la temperatura va a ser disipada y absorbida por el hielo de forma, es decir, cuando 
combina hielo a 0 °C y algo frío a una temperatura superior a 0 °C, el calor del objeto continuará 
derritiendo el hielo hasta que ambos alcancen una temperatura de equilibrio en este caso las latas 
y el agua para poder alcanzar dicha temperatura. 
 
2. ¿Por qué permanece la temperatura del hielo a 0 °C cuando se está derritiendo? Justifique su 
respuesta. 
Porque para fundir hielo de 0 °C en agua de 0 °C, se requiere una gran cantidad de energía, 
equivalente a 334 julios por gramo. Esa misma cantidad de energía se libera a la atmósfera o al 
suelo cuando el agua se congela. 
 
3. Si dos cuerpos se encuentran a diferentes temperaturas, en un sistema aislado; ¿Por qué el calor 
fluye espontáneamente desde el cuerpo de mayor temperatura al cuerpo de menor temperatura? 
El calor siempre fluye desde el cuerpo con mayor temperatura hacia el de menor temperatura y 
no deja de transferirse hasta que los dos cuerpos se igualan en temperatura y quedan en 
equilibrio. El calor puede transmitirse de varias formas, por radiación, conducción o convección. 
 
B 
𝐿𝑓 =334000 J/kg 
 
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J. BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL 
Autor Título Edición Año 
Sears Zemansky Física Universitaria / Vol. 1 12ª edición 2009 
Young & Freedman Física Universitaria / Vol 1 12ª edición 2009 
Alvarenga, B.& 
Máximo, A. 
 Física General/Vol 1 4ª edición 2008 
 
K. BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA 
1. Guías de Laboratorio de Física Básica,Departamento Académico de Física UNSA, Año 2016. 
2. Ángel Franco García, Curso Interactivo de Física en Internet, 2015 
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/index.html