Informe 9 Cambio de Fase de La Naftalina

LABORATORIO FÍSICA GENERAL

FAC. ING. QUIMICA E INGENIERIA INGENIE RIA QUIMICA.

CAMBIOS DE FASE EN LA NAFTALINA I. OBJETIVO. 

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

II. EQUIPOS / MATERIALES. 1 Equipo de calentamiento (mechero Bunsen). 1 Soporte universal. 1 ubo de pruebas. 1 !aso pire" de #$$ ml. %aftalina &apel milimetrado. ' ermómetros ' lanp o agarraderas. 1 cronometro. gitador de vidrio gua.

Lab9: Cambio De Fase De La Naftalina

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FAC. ING. QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA.

III. FUNDAMENTO TEORICO. l cambio de estado sólido a l*quido se le denomina fusión+ la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto de fusión. l cambio de estado l*quido a sólido se le denomina solidificación+ la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto de solidificación. En estos cambios de estado necesariamente e"iste una energ*a t,rmica que es absorbida o desprendida por el cuerpo y tiene la finalidad de hacer mas activas las mol,culas que se encuentran ligadas por fuer-as atractivas o en todo caso las reagrupa. El punto de solidificación coincide con el punto de fusión y durante la solidificación+ el calor que fue absorbido en la fusión es liberado


2



IV. PROCEDIMIENTO Primera parte 1. oloque la naftalina y un termómetro+ que eventualmente pueda servir cono agitador (agite con cuidado)+ dentro del tubo de prueba.

m naftalina

./ g

! agua

$$ ml

'. !ierta agua en el p*re".

0. oloque el tubo de pruebas (naftalina  termómetros). Sumer2a el tubo de ensayo en el vaso precipitado.

. aliente el agua y registre los valores de temperatura del tubo de ensayo cada 0$ s hasta que la neftalina se funda y luego de2e enfriar hasta que solidifique (registre la temperatura durante todo el proceso. note este valor en la abla 1.


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B3 %41

t(min) $ $.# 1 1.# ' '.# 0 0.#  .# # #.# 7 7.# 6 6.# 8 8.# / /.# 1$ 1$.# 11 11.# 1' 1'.# 10 10.# 1 1.#

(5) %aftalina '' 5 '0 5 '0 5 '0 5 '0 5 ' 5 ' 5 '# 5 '6.# 5 '/.# 5 01 5 00 5 0# 5 07.# 5 08 5 $ 5 '.# 5 # 5 6 5 / 5 #1 5 #' 5 #0.# 5 ## 5 #6 5 #8 5 7$ 5 71 5 7' 5 7 5


4


1# 1#.# 17 17.# 16 16.# 18 18.# 1/ 1/.# '$ '$.# '1 '1.# '' ''.# '0 '0.# ' '.# '# '#.# '7 '7.# '6 '6.# '8 '8.#


7# 5 77 5 76.# 5 7/ 5 6$ 5 61 5 6' 5 60 5 6 5 6# 5 67 5 67 5 66 5 66 5 66.# 5 68./ 5 6/ 5 6/.# 5 8$ 5 81 5 8 5 8# 5 87 5 86 5 88 5 8/ 5 8/ 5 8/ 5


5



#. 9etirar el tubo de prueba con la naftalina fundida. :ida la temperatura a la cual la naftalina comien-a a solidificarse. %osotros al retirar el termómetro observamos que se va formando como una capa de cristales que se van derritiendo en la paredes del tubo de prueba+ luego en unos segundos ya frio la naftalina vemos que no vuelve a su forma original sino la del tubo.

t(min)

(5) %aftalina $ $.# 1 1.# ' '.# 0 0.#  .# # #.# 7 7.# 6 6.# 8

8/ 5 87 5 8' 5 8$ 5 6/./ 5

6/ 5 68.8 5 68.8 5 68.6 5 68.6 5 68 5 66./ 5 66 5 6#.# 5 6 5 61 5 78 5


6



8.# /

7# 5

71 5

9egistre la temperatura de fusión

 fusión

8/ 5

Indique a que temperatura se reali-a el proceso de solidificación

 solidificación

71 5

V. EVALUACIÓN race la grafica de la curva de solidificación; temperatura (4c) versus tiempo t(s).


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(5) vs t(s) 100 80 60

TEMPERATURA("C!

T(ºC 40 20 0 0 5 1015202530354045

TIEMPO(mi!

#. Tra$e %a &ra'i$a e %a $)r*a e +,%ii'i$a$i- temperat)ra T*er+)+ tiemp, t0 i+$)ta $aa tram, e %a &ra'i$a. 



es decir su temperatura aumenta hasta llegar a su punto de ebullición. En ese instante se quita el flu2o de calor al cual fue sometida la naftalina+ la temperatura empie-a a disminuir (variación negativa) y la naftalina libera el calor absorbido antes+ a fin de obtener una temperatura de equilibrio con el ambiente.  los 0$ segundos de retirado el tubo de prueba con naftalina del fuego + el termómetro indica la temperatura de 8# ° ( + y es a esa

temperatura en que se observa la formación de peque?as part*culas+ torn=ndose la sustancia cada ve- mas viscosa+ inici=ndose por tanto el proceso de solidificación> luego por un lapso de tiempo+ esta temperatura casi no var*a.

1. 2C,i$ie e% p)t, e ')+i- 0 +,%ii'i$a$i- e e% pr,$e+,3 Lab9: Cambio De Fase De La Naftalina

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!eamos a continuación los m=rgenes de errores de cada punto. &ara el &@%A
80 + 80.5 + 80.7 + 81 + 81 + 81

=

(T − T 1 ) 2

σ =

=

6 2

80.7

2

2

2

+ (T − T 2 ) + (T − T 3 ) + (T − T 4 ) + (T − T 5 ) + (T − T 6 )

6 (80.7 − 80)

σ =

2

2

2

+ (80.7 − 80.5) + (80.7 − 80.7) + 3(80.7 − 81)

2

6 σ =

0.37

Ah!"# E a

3σ

=

∆T =

=

3(0.37)

n −1

6 −1

E i2 + E a2

=

⇒ E a = 0.5

(0.005) 2

+ (0.5)

2

⇒ ∆T = 0.50

⇒ Pto. Fusion = 80.7 ± 0.50

&ara el &@%A
80 + 78 + 77 + 76 + 76

=

5

(T − T 1 ) 2

2

77.4 2

2

+ (T − T 2 ) + (T − T 3 ) + (T − T 4 ) + (T − T 5 )

2

5 σ =

(77.4 − 80)

2

2

2

2

+ (77.4 − 78) + (77.4 − 77) + (77.4 − 76) + (77.4 − 76)

5 σ = 1.5

Ah!"# E a

=

∆T =

3σ

=

3(1.5)

n −1

5 −1

E i2 + E a2

=

⇒ E a =

(0.005) 2

2.25

+ ( 2.25)

⇒ Pto.Solidifica cion = 77.4 ± 2.25

1.


9

2

⇒ ∆T =

2.25

2

2



4. Si e% p)t, e +,%ii'i$a$i- e %a a'ta%ia +e $,+iera a 567C 2A 8)9 +e e:e %a i'ere$ia ,:+er*aa e %a &r;'i$a3 El punto de solidificación obtenido con los datos e"perimentales fue de 8$.64. Esta variación se debe a que los valores obtenidos en el e"perimento no son e"actos+ siempre hay un margen de error+ ya sea por los instrumentos o por error humano.

<. 2C);%e+ +, %a+ p,+i:%e+ ')ete+ e err,re+ e e+te e=perimet,3 3os posibles errores durante el e"perimento se puede deber a varios factores; Cue los instrumentos est,n mal calibrados •

•

El error del observador al efectuarse la medición

•

El fuego no homog,neo del mechero

> 2E+ p,+i:%e etermiar %a $atia e $a%,r p,r )ia e tiemp, 8)e +e e+pree e e% pr,$e+, e +,%ii'i$a$i-3 Si es posible.Sabemos que la transferencia de calor viene dado por; ∆Q

=

m C e ∆ T

dem=s por la e"periencia anterior tenemos; ∆Q ∆ t

=

m C e ∆ T ∆ t

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 espec*fico de la naftalina+ y adem=s contamos con la temperatura por unidad de tiempo. Lab9: Cambio De Fase De La Naftalina

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? E=p%i8)e e 8)e $,+i+te %a ')+i- 'ra$a 0 %a ')+i- pa+t,+a. F)+i- Fra$a Es llamado tambi,n usión &ura+ debido a que se produce un cambio brusco del estado sólido al l*quido. Sin estados intermedios+ se presentan en sustancias qu*micamente puras. &or e2emplo; el agua.

F)+i- Pa+t,+a Es la que presentan algunas sustancias heterog,neas donde la fusión se reali-a lentamente.
VI. CONCLUSIONES 

l incrementar la energ*a se produce un aumento de temperatura+ generando el paso de sólido a l*quido o fusión.



l disminuir la energ*a se produce una disminución de temperatura+ generando el paso de l*quido a sólido o solidificación.




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



l no variar la presión atmosf,rica el punto de fusión y el punto de solidificación deber=n ser iguales.



3as impure-as de un cuerpo alteran su punto de fusión.

VII. AL@UNAS APLICACIONES La +):%ima$i- ire$ta hay algunas sustancias+ como el yodo o la naftalina+ en las que se produce directamente el paso del estado sólido a gaseoso+ y viceversa. El paso de solido a gas .conocido como sublimación directa+ tiene lugar de forma id,ntica a la evaporación+ algunas mol,culas de la superficie del solido tienen la capacidad suficiente para escapar a la atracción del resto del solido al gaseoso.
Se anali-an las posibilidades que presentan los materiales de cambio de fase en la acumulación de grandes cantidades de calor en espacios reducidos en el campo de la climati-ación. Se describen diversas instalaciones de climati-ación en donde se han incorporado de forma satisfactoria los materiales de cambio de fase (&:)+ y se estudian diversos tipos de instalaciones tanto con sistemas de producción de energ*a t,rmica+ como las que aprovechan el fr*o gratis del aire de forma directa (free cooling) o indirecta mediante sistemas evaporativos+ o los que aprovechan calores residuales o cogeneración. onsiderando las mDltiples posibilidades que presentan los &:+ se concluye que su empleo se generali-ar= en el futuro.

VIII. SU@ERENCIAS / RECOMENDACIONES 

%otamos en la e"periencia reali-ada que la formula de igualación de cantidad de calor perdido es igual a cantidad de calor ganado nos va a dar un resultado mucho m=s preciso que el segundo m,todo utili-ado en el laboratorio> esto se debe a que la formula de igualación de cantidad de calor necesitara siempre de datos que a veces no se consideran necesarios.



Entre las recomendaciones que podemos mencionar est=n+ que se debe de tratar de tomar las medidas de la temperatura con mayor precisión+ cuando se reali-a el cambio del ob2eto se debe de reali-ar el m=s r=pido posible+ sin p,rdida de tiempo> con el fin de


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evitar una p,rdida de calor en el medio ambiente. ratar que la cantidad de calor que se aplica permane-ca constante durante toda la e"periencia y evitar el menor error posible. 

ntes del e"perimento revisar los instrumentos de traba2o.



&oner el termómetro en forma vertical y no de2ar que toque la base del vaso.

I. BIBLIO@RAFIA 

:anual de 3aboratorio de ISI II



*sica para iencias e Ingenier*aF Gohn &. :cHelvey. Editorial ierra irme.



&rocesos de ransferencia de alorF


&rincipios de ransferencia de calorF ranJ Hreith Editorial International e"booJ ompany  :,"ico  1/6$ &gs. 1  6. 

65 Edición.

h$$%#&&'"($)!(*+,-)!(,$"!,(.*%.)/*&")'&"!h,-(&201011$)(,+"(%!)(&0 %"'"(),'"$)!,")("'3,4"().%/4.


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