- Objetivos
- Equipos y materiales
- Fundamento teórico
- Procedimiento
- Autoevaluación
- Conclusiones
- Sugerencias
- Bibliografía
Objetivos
Investigar sobre la curva de fusión y de solidificación de la naftalina.
Equipos y materiales
Equipo de calentamiento.
Soporte universal.
Tubo de prueba.
Vaso de pírex.
Papel milimetrado.
Termómetros.
Agarraderas.
Cronometro.
Fundamento teórico
Cambios de fase.
La energía térmica perdida o ganada por los objetos se llama calor. El calor es otra forma de energía que puede medirse solo en función del efecto que produce. El trabajo mecánico puede convertirse en calor. Para medir el calor se emplean las siguientes unidades:
Caloría: es la cantidad de calor necesaria para elevar un grado Celsius la temperatura de un gramo de agua.
Kilocaloría: cantidad necesaria para elevar en un grado Celsius un kilogramo de agua.
Joule: cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de un kilogramo de sustancia en 100 grados Kelvin.
La diferencia entre calor y temperatura es que el calor depende de la masa y la temperatura no, ya que la temperatura es la medida del promedio de las energías cinéticas de las moléculas y el calor es la suma de las energías cinéticas de las moléculas.
Cuando una sustancia absorbe una cantidad dada de calor, la velocidad de sus moléculas se incrementa y su temperatura se eleva. Sin embargo, ocurren ciertos fenómenos curiosos cuando un sólido se funde o un líquido hierve. En estos casos la temperatura permanece constante hasta que todo el sólido se funde o hasta que todo el líquido pase a fase vapor.
Si cierta cantidad de hielo se toma de un congelador a -20º C y se calienta, su temperatura se incrementa gradualmente hasta que el hielo comience a fundirse a 0º C ; durante el proceso de fusión permanece constante, hasta que todo el hielo pase a agua.
Una vez que el hielo se funde la temperatura comienza a elevarse otra vez con una velocidad uniforme hasta que el agua empiece a hervir a 100º C, durante el proceso de vaporización la temperatura permanece constante, si el vapor de agua se almacena y se continúa el calentamiento hasta que toda el agua se evapore de nuevo la temperatura comenzará a elevarse.
Calor Latente de Fusión.
El cambio de fase de sólido a líquido se llama fusión y la temperatura a la cual este cambio ocurre se le llama punto de fusión.
La cantidad de calor necesario para fundir una unidad de masa de una sustancia a la temperatura de fusión se llama calor latente de fusión.
Calor Latente de Vaporización.
El cambio de fase de líquido a vapor se llama vaporización y la temperatura asociada con este cambio se llama punto de ebullición de la sustancia. El calor latente de vaporización de una sustancia es la cantidad de calor por unidad de masa que es necesario para cambiar la sustancia de líquido a vapor a la temperatura de ebullición.
Cuando cambiamos la dirección de la transferencia de calor y ahora se quita calor, el vapor regresa a su fase líquida, a este proceso se le llama condensación, el calor de condensación es equivalente al calor de vaporización.
Así mismo cuando se sustrae calor a un líquido, volverá a su fase sólida, a este proceso se le llama congelación o solidificación. El calor se solidificación es igual al calor de fusión, la única diferencia entre congelación y fusión estriba en si el calor se libera o se absorbe.
Es posible que una sustancia pase de fase sólida a gaseosa sin pasar por la fase líquida; a este proceso se le llame sublimación. La cantidad de calor absorbida por la unidad de masa al cambiar de sólido a vapor se llama calor de sublimación.
Vaporización.
Existen tres formas en las que puede ocurrir dicho cambio:
1) Evaporación: se produce vaporización en la superficie de un líquido (es un proceso de enfriamiento).
2) Ebullición: vaporización dentro del líquido.
3) Sublimación: el sólido vaporiza sin pasar por la fase líquida.
Presión de vapor
La presión de vapor saturada de una sustancia es la presión adicional ejercida por las moléculas de vapor sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones de saturación.
Gases Reales.
Se puede esperar comportamiento ideal si: 1. no hay fuerzas intermoleculares entre sus moléculas y 2. El volumen ocupado por las moléculas mismas es despreciable en comparación con el volumen del recipiente que contiene el gas. En los gases reales ninguna de estas condiciones se cumple satisfactoriamente, resultando así desviaciones respecto al comportamiento ideal.
Desviaciones del comportamiento ideal.
La desviación de la idealidad es más acentuada a presiones altas y temperaturas bajas, porque a presiones altas las moléculas de un gas están relativamente cerca y como hay menor espacio vacío en el gas, los volúmenes de las moléculas no son despreciables en comparación con el volumen total del gas y por otra parte las fuerzas intermoleculares no son ya tan insignificantes.
Las fuerzas intermoleculares también se hacen notables a bajas temperaturas. A temperaturas altas la violencia del movimiento molecular evita que esas fuerzas tengan efecto apreciable, pero a bajas temperaturas la velocidad promedio disminuye y por lo tanto las fuerzas de interacción comienzan a influir en el movimiento molecular.
Cualquier expresión algebraica que relacione presión, volumen, temperatura y número de moles se denomina ecuación de estado del gas. De un gas ideal PV= RnT, pero ningún gas real puede describirse exactamente mediante esta ecuación. La ecuación de estado más conocida para gases reales es la de Van der Waals.
Procedimiento
a. Primera parte:
Colocamos la naftalina y un termómetro que eventualmente puede servir como agitador, dentro del tubo de prueba.
mnaftalina | 6 gr. |
Agregamos agua al vaso de pírex.
Vagua | 180 ml. |
Colocamos el tubo de prueba dentro del pírex y un termómetro adicional en el agua, así:
Calentamos el agua y observamos la lectura del termómetro hasta que la naftalina comience a fundirse. Anotamos los valores en nuestra tabla:
Retiramos el tubo de prueba con la naftalina fundida. Medimos la temperatura a la cual la naftalina comienza a solidificarse.
Quitamos el termómetro y dejamos que la naftalina se solidifique completamente. Observamos la cavidad en la superficie de naftalina solidificada,……………………La naftalina se solidifica tomando la forma en el tubo de ensayo.
A partir del gráfico T=T(t)…………Como la gráfica es casi una recta podría ser T = mt + b; b = 24 , T = mt + 24 , T = 0.1t + 24
b. Segunda parte:
Repetimos el procedimiento anterior pero con 100 ml de agua en el pírex caliente hasta que la temperatura de la naftalina fundida se aproxime a 100 ºC
Retiramos el tubo y dejamos que la naftalina se solidifique que. Medimos la temperatura cada medio minuto. Agitamos nuevamente con el termómetro cuyo bulbo debe estar en el centro de la naftalina liquida cuando se tome la lectura………………..la solidificación de la naftalina no se pudo establecer muy bien como en el proceso de la primera parte.
Interrumpimos el experimento cuando esta se aproxime a 70 ºC ¿Es posible determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo que se desprende en el proceso de solidificación?……..Si mediante la pendiente de la gráfica obtenida en tabla.
¿Porque el punto de fusión y solidificación coinciden durante la solidificación?…..Se debe a la compresión distinta a la que están hecho la naftalina y el agua.
Autoevaluación
1. Explique en que consiste la fusión franca y la fusión pastosa.
Fusión pastosa; el vidrio por acción del calor se ablanda formando una especie de pasta y después de pasar por una serie de estados intermedios se funde.
Fusión franca; el sólido pasa directamente al estado líquido.
2. ¿Cuáles son las posibles fuentes de error en este experimento?
Bueno uno de los posibles errores puede estar presente en el momento de la medición de la temperatura.
Conclusiones
Fue posible graficar y encontrar el tiempo de fusión y solidificación ya sea H2o o naftalina.
Sugerencias
Ser minuciosos al momento de tomar los tiempos y temperaturas para la solidificación de la naftalina.
Bibliografía
http://www.hayas.edu.mx/bach/quimica/cambios_de_fase.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Cambio_de_estado
http://www.amschool.edu.sv/paes/science/transfor.htm
http://www.google.com.pe/imgres?imgurl=http://www.preparatoriaabierta.com.mx/fisica-2/images/fisica_2_img_31.jpg&imgrefurl=http://www.preparatoriaabierta.com.mx/fisica-2/fisica2-fasc1.php&usg=__wtZfHrcKs8n8pM9BZZ1Ez200PhU=&h=627&w=490&sz=42&hl=es&start=0&zoom=0&tbnid=8hOpQlRLuMW23M:&tbnh=136&tbnw=106&prev=/images%3Fq%3Dexperimentos%2Bde%2Blaboratorio%2Btermometro%2Bsoporte%2Buniversal%2By%2Bmechero%26um%3D1%26hl%3Des%26biw%3D1600%26bih%3D708%26tbs%3Disch:1&um=1&itbs=1&iact=hc&vpx=152&vpy=400&dur=113&hovh=136&hovw=106&tx=95&ty=77&ei=ph31TKnZJoPKnAeJ4rm3Bw&oei=ph31TKnZJoPKnAeJ4rm3Bw&esq=1&page=1&ndsp=35&ved=1t:429,r:17,s:0
Autor:
Bart