ContenidoI. Objetivos..............................................................................................................................2

III. Fundamento teórico.............................................................................................................2

IV. Procedimiento......................................................................................................................2

a) Primera parte.......................................................................................................................2

b) Segunda parte......................................................................................................................4

V. Evaluación............................................................................................................................5

VI. Conclusiones........................................................................................................................6

VII. Bibliografía...........................................................................................................................6

Cambio de fase de la naftalina

I. Objetivos

Investigar sobre la curva de fusión y de solidificación de la naftalina

II. Equipos /materiales

1 equipo de calentamiento

1 soporte universal 1 tubo de prueba 1 vaso pírex (500cc) Naftalina

Papel milimetrado 2 termómetros 2 clamp 1 cronometro

III. Fundamento teórico

Al cambio de fase de solido a liquido de una sustancia se le denomina fusión, la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto de fusión.Al cambio de fase de líquido a sólidos se le denomina solidificación, la temperatura asociada a este cambio se denomina punto de solidificación.En estos cambios de estado necesariamente interviene energía de naturaleza térmica la cual es absorbida o disipada por el cuerpo. Esta tiene como fin hacer más acticas las moléculas que se encuentran ligadas por fuerzas atractivas; o en todo caso a reagruparlas.El punto de salificación coincide con el punto de fusión y durante la solidificación, el calor que fue absorbido en la fusión es liberado.

IV. Procedimiento

a) Primera parte1. Coloque la naftalina y un termómetro, que eventualmente pueda servir como agitador (agite con cuidado), dentro del tubo de prueba.

M naftalina=3.5g

2. Vierta agua al pírex

V agua=200 ml

3. Coloque el tubo de pruebas (naftalina + termómetro) dentro del pírex y un termómetro adicional en el agua. Como se muestra en la figura.

4. Caliente el agua y lea el termómetro del tubo de prueba hasta que la naftalina comience a fundirse. Cada 30 s observe la temperatura de ambos termómetros (la del tubo de prueba y la del agua) mientras se está produciendo la fusión. Anote este valor en la tabla.

T(s)

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270300 330 360 390 420 450 480 510 540 570600 630

T (°C)

22.2 23.3 25.7 29.5 33.6 38 42.8 47.7 52.2 56.961.60 66.1 70.6 77.3 80.2 80.8 82.7 91.5 96.6 98.899.9 100.3

T fusión=81ºc

5. Retire el tubo de prueba con la naftalina fundida. Mida la temperatura a cual la naftalina comience a solidificarse.

6. Quite el termómetro y deje que la naftalina se solidifique completamente. Observe la cavidad en la superficie de la naftalina solidificada. Describa su observación.

Se cristaliza primero, luego se observa láminas de naftalina pegadas al tubo de ensayo.

Trace la gráfica de la curva de solidificaciones: temperatura T vs tiempo t

0 100 200 300 400 500 600 7000

20

40

60

80

100

120

A partir del grafico T=T (t) ¿explique cómo se puede determinar que el cuerpo desprenda calor o se enfrié?

Como sabemos, la energía térmica que gana un cuerpo o pierde es directamente proporcional a la variación de temperatura, por tanto si la variación de temperatura es positiva, es decir

Tfinal-Tinicial>0 entonces existe aumento de energía, por lo tanto las moléculas que la

constituyen, se hacen más activas separándose unas a otras. Por lo contrario si Tfinal-Tinicial<0,

entonces las moléculas se reagrupan existiendo pérdida de energía y el cuerpo desprende calor enfriándose, iniciándose así, lo que se denomina SOLIDIFICACION.

Indique en que instante y a que temperatura se realiza el proceso de solidificación.

t= 200 segundos

T solidificación= 80ºc

Luego de 200 segundos de retirado el tubo de ensayo con naftalina, el termómetro indica la temperatura de 81.6 °C, y es a esa temperatura en que se observa la formación de pequeñas partículas.

b) Segunda parte 7. Repita el procedimiento anterior pero con 100 ml de agua en el pirex, caliente hasta que la temperatura de la naftalina fundida se aproxime a 100 °C.

VA=100 ml, MN=3.5g

t(s)

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270300 330 360 390 420 450 480 510

T(°C)

98.8 83.4 81.6 80.8 80.4 80.2 80.4 80.4 80.2 80.179.6 79.1 78.2 76.9 75 73.1 70.6 67.6

M naftalina'=3.1.g

V agua'=84 ml

Tagua' en el mismo proceso=100 °C

T fusion'=80.4°C

t'=120.5

T solidificacion'=80.4°C

8. Retire el tubo de prueba y deje que la naftalina se solidifique. Mida la temperatura cada medio minuto. Agite nuevamente con el termómetro cuyo bulbo debe estar en el centro de la naftalina liquida cuando se tome la lectura. Describa sus observaciones.

Los datos experimentales nos muestran que a los 81 °C existe un equilibrio que durante casi dos minutos, la temperatura de la naftalina liquida se mantiene constante debido a que ese es su punto de fusión y por tanto necesita energía para poder cambia de estado.

9. Interrumpa el experimento cuando la temperatura este próxima a 70 °C. ¿Es posible determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo que se desprende en el proceso de solidificación?

Conocemos como flujo calorífico a la relación dQdT. Además por la experiencia anterior tenemos: dQdT= mcedTdt, entonces nosotros podemos determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo ya que contamos con la cantidad de masa, el valor teórico del calor especifico de la naftalina, y además contamos con la temperatura por unidad de tiempo.

¿Por qué el punto de fusión y solidificación coinciden durante la solidificación?

Porque durante el experimento al calentar el agua, esto permita ganar calor a la naftalina que se encuentra dentro del tubo de ensayo; dicho calor ganado lleva a la naftalina inicialmente sólida a un progresivo aumento de dinámica entre las moléculas que la contienen disminuyendo la fuerza intermolecular de cohesión iniciando la fusión, pasando la naftalina de su estado inicial sólido a líquido, una vez que detenemos el incremento de calor y sacamos el tubo del recipiente, entonces la naftalina empezará a perder el calor que había ganado produciéndose un fenómeno de regresión de estado; volviendo a su estado original sólido y a la temperatura original, cumpliéndose que : Q ganado=Q perdido.

Porque no dependen de la temperatura, sino más bien de la presión atmosférica a la cual se encuentra la sustancia y como esta presión no varía entonces ambos puntos deberán coincidir pues se trata de la misma sustancia.

Si el punto de solidificación de la naftalina se considera 80 °C ¿a qué se debe la diferencia observada en la gráfica?

El punto de fusión experimental es de 80.4C y el teórico de 80C. La diferencia de dos grados centígrados, se debe a las fuentes de error.

V. Evaluación

1. Explique en qué cosiste la fusión franca y la fusión pastosa.

La fusión franca corresponde a aquellos cuerpos que tienen un punto de fusión fija es decir pasan del estado sólido al líquido directamente, esta es una característica de los cuerpos puros.

La fusión pastosa corresponde a aquellos cuerpos que pasan al estado líquido por graduaciones insensibles que para pasar al estado líquido primero se reblandecen o sea forman un comportamiento pastoso; esto corresponde a cuerpos formados por mezclas (cuerpos con alto coeficiente de viscosidad).

2. ¿Cuáles son las posibles fuentes de errores en este experimento?

Los errores obtenidos podrían deberse a diferentes factores como: la presencia de impurezas en la sustancia o cuerpo (esto variará aumentando el punto de fusión).

El error de paralelaje de los instrumentos de laboratorio. Error del observador al efectuarse la medición. El fuego no homogéneo del mechero de Bunsen y otros.

VI. Conclusiones La temperatura a la que comienza a fusionar la naftalina es la misma temperatura a la

que se inicia el proceso de solidificación. Al incrementar la energía se produce un aumento de temperatura, generando el paso

de sólido a líquido o fusión. Al disminuir la energía se produce una disminución de temperatura, generando el

paso de líquido a sólido o solidificación. Durante la fusión, las moléculas que forman la naftalina sólida se van separando entre

ellos cada vez llegando a romper la fuerza de cohesión intermolecular por la activación de las moléculas.

Durante la solidificación, las moléculas que forman la naftalina liquida sufren un fenómeno de reagrupamiento perdiendo dinamismo intermolecular tornando su arquitectura a cuerpo sólido.

Al no variar la presión atmosférica el punto de fusión y el punto de solidificación deberán ser iguales.

Las impurezas de un cuerpo alteran su punto de fusión.

VII. Bibliografía Manual de Laboratorio de FISICA II, 2º Edición. “Física para Ciencias e Ingeniería”,John P. McKelvey. Editorial Tierra Firme. Procesos de Transferencia de Calor”, Donald Q Kem. Editorial Continental – México 0

1994. “Principios de Transferencia de calor”, Frank Kreith,Editorial International Texbook

Company – México – 1977