I. INTRODUCCION:

La naftalina (C10H8) es un sólido blanco que se evapora fácilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles. También se llama alquitrán blanco y alcanfor blanco, y se ha usado en bolas y escamas para polillas.

Quemar tabaco o madera produce naftalina. Tiene un olor fuerte, aunque no desagradable. La 1-metilnaftalina y la 2-metilnaftalina son compuestos similares a la naftalina. La 1-metilnaftalina es un líquido transparente y la 2-metilnaftalina es un sólido; ambos pueden olerse en el aire y en el agua en concentraciones muy bajas.

El principal uso comercial de la naftalina es en la manufactura de plásticos de cloruro de polivinilo (PVC).

El naftaleno es un compuesto aromático polinuclear (tiene dos núcleos aromáticos) condensado (comparten una unión en común), de aplicación ampliamente difundida como antipolillas y que se encuentra presente en la fórmula de algunos desodorantes para inodoros.

La naftalina utilizada corrientemente contiene otras sustancias además del naftaleno, por lo tanto, la separación del mismo a partir de una mezcla compleja como ésta se realizará utilizando el proceso de volatilización y posterior sublimación.

II. OBJETIVOS:

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

III. EQUIPOS / MATERIALES:

1 Equipo de calentamiento1 Soporte Universal1 Tubo de prueba1 vaso pirex(500 CC)Papel MilimetradoNaftalina

2 clamp o agarraderas 1 cronometro2 Termómetros1 Agitador de vidrioAgua

IV. FUNDAMENTO TEÓRICO:

A) CALOR LATENTEEl calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización).Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura; por tanto al cambiar de gaseoso a líquido y de líquido a sólido se libera la misma cantidad de energía.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

B) PUNTO DE FUSION

El punto de fusión es la temperatura a la cual un sólido pasa a líquido a la presión atmosférica. Durante el proceso de cambio de estado de una sustancia pura, la temperatura se mantiene constante puesto que todo el calor se emplea en el proceso de fusión. Por esto el punto de fusión de las sustancias puras es definido y reproducible, y puede ser utilizado para la identificación de un producto, si dicho producto ha sido previamente descrito. Es una propiedad intensiva.

La presencia de impurezas tiene una influencia considerable sobre el punto de fusión. Según la ley de Raoult todo soluto produce un descenso crioscópico, o sea una disminución de la temperatura de fusión. Las impurezas actúan de soluto y disminuyen el punto de fusión de la sustancia principal disolvente. Si existe una cantidad importante de impureza, la mezcla puede presentar un amplio intervalo de temperatura en el que se observa la fusión.Así pues cabe indicar que:

Las sustancias sólidas puras tienen un punto de fusión constante y funden en un intervalo pequeño de temperaturas.La presencia de impurezas disminuye el punto de fusión y hace que la muestra funda en un intervalo grande de temperaturas.La presencia de humedad o de disolvente dará puntos de fusión incorrectos.

Al cambio de fase de líquido a solido se le denomina solidificación, la temperatura asociada a este cambio se le denomina punto de solidificación.

C) PUNTO DE SOLIDIFICACIÓN O PUNTO DE CONGELACIÓN

El punto de congelación de un líquido es la temperatura a la que dicho líquido se solidifica debido a una reducción de temperatura. El proceso inverso se denomina punto de fusión en este cambio de estado necesariamente interviene una energía de naturaleza térmica la cual es absorbida o disipada por el cuerpo, Esta tiene como fin hacer más activas las moléculas que se encuentran ligadas por fuerzas atractivas; o en todo caso a reagruparlas.

El punto de solidificación coincide con el punto de fusión y durante la solidificación; el calor que fue absorbido ahora es liberado.

V. PROCEDIMIENTO:

MONTAJE:

Medimos la masa de la naftalina, la cual era 3,2g, luego la molemos y la colocamos en un tubo de ensayo junto con un termómetro.

En un vaso pírex vertemos 400ml de agua, dentro de ese vaso con agua CON 400 ml

Armamos según las indicaciones de la imagen

Y empezamos con las mediciones:

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

MNAFTALINA 3,2 g

2. Vierta 400 ml de agua al pírex.3. Coloque en el tubo de ensayo la naftalina y el termómetro. Sumerja el tubo de ensayo 4. en el vaso de precipitado.5. Coloque un termómetro adicional en el agua para monitorear su temperatura como se

muestra en la figura No1.6. Caliente el agua y registre los valores de la temperatura del tubo de ensayo cada 30

segundos hasta que la naftalina se funda y luego deje enfriar hasta que solidifique (registre la temperatura durante todo el proceso.

TABLA N°1

T (min)

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0

T(°C) 20 21 25 27 30 34 38 41 45 49 52 56 59 63 65

T (min) 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5

T(°C) 69 71 71 72 73 75 78 78 78 79 81 83 85 88 90

T (min) 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 20.5 21.0 21.5

T(°C) 85 84 82 78 78 78 75 73 70 69 65 64 61 59

T (min)

22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5

T(°C) 58 56 54 52 51 51 50 49 48 48 46 45 44 41

Registre la temperatura de fusión:

TFUSION 78 °C

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

t 16.5 min

Esto ocurre a temperatura ambiente el naftaleno pasa de solido a gas:

TSOLIDIFICACION 78 °C

Diagrama de fases de la naftalina

Tfusion=7 8(° C)

Tsolidificacion=78 (°C )

VI. RESULTADOS:

Calculo del error porcentual de la temperatura de fusión:

%error=80−7880

x100%=2.5%

VII.- EVALUACIÓN

Tfusion=Tsolidificacion=80 °C

EXPERIMENTAL

1. Trace la gráfica de la curva de solidificación: temperatura T vs. Tiempo y discuta cada tramo de la grafica

A PRESION Y TEMPERATURA ADECUADAS la gráfica teórica)

Comparando ambas gráficas, la experimental y la teórica. Se observa que se logró determinar en el proceso experimental las mesetas pedidas, las cuales representan la fusión y la solidificación de la naftalina respectivamente.Ambas mesetas se encontraron experimentalmente a una temperatura de 78ªC aproximadamente.

t

T(ªC)

20ª

80ª

2. ¿Coincide el punto de fusión y solidificación en el proceso?

Si coincide el punto de fusión y solidificación, esto es debido a que durante el calentamiento del agua, la naftalina poco a poco fue adquiriendo calor, a medida que el agua se iba calentando la naftalina absorbía cada vez más calor. El calor absorbido por la naftalina aumenta la dinámica de las partículas y disminuye la fuerza intermolecular entre estas generándose así la fusión.Después de ello se saca el flujo de calor al cual fue sometida el agua, consecuentemente se quita el calor suministrado a la naftalina del tubo de ensayo. En esta instancia la naftalina empieza a liberar el calor absorbido, dándose un proceso inverso a la fusión, con el fin de obtener el equilibrio termodinámico (naftalina-medio) y volver a su estado sólido inicial. “El calor ganado o absorbido es igual al calor disipado o entregado en un cuerpo”.

Q ganado = Q perdido

3. Si el punto de solidificación de la naftalina se considera 80ºC ¿A qué se debe la diferencia observada en la gráfica?

La grafica es de ayuda pues nos informa sobre el comportamiento de la naftalina conforme transcurre el tiempo transmitiéndole calor.

En teoría la Tfusion yTsolidificacionson iguales para cualquier elemento en la naturaleza a las mismas condiciones.

En el laboratorio de física se obtuvo una temperatura de solidificación de 78 (°C) no es mucha la variación en sí, pero esto se debe a muchos factores el cual tenemos que considerar uno de ellos es el flujo de calor aparte de no ser continuo ni uniforme, el tubo de ensayo no estaba cerrado herméticamente el cual contribuía a una pérdida de calor del sistema.

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

Las posibles fuentes de error pueden ser:

Error de medición de temperatura. Error de medición del tiempo. Error en el monitoreo de cambio de fase. Error de los instrumentos de medición. A pesar de contar con un cronometro no es tan

fácil predecir el intervalo de 30 segundos que se nos dio como referencia para tomar la variación de la temperatura.

VIII TAREA:

NAFTALINA TEORICO EXPERIMENTALTfusion 80 (°C) 78 (°C)

Tsolidificacion 80 (°C) 78 (°C)

a) ¿Es posible determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo que se desprende en el proceso de solidificación?

No es posible, porque este proceso se determina la cantidad de calor por unidad de masa, por ejemplo, el líquido vuelve al estado sólido cuando se enfría hasta la temperatura de fusión; Al calor sustraído por unidad de masa se le denomina calor de solidificación y es igual al calor de fusión.El que una sustancia, que se encuentra en su punto de fusión, está solidificándose o fundiéndose, depende de que cantidad de calor se le sustrae o suministre (dependiendo esta cantidad de calor por la unidad de masa del líquido o solido).

b) Explique en qué consiste la fusión franca y la fusión pastosa.

La fusión franca es cuando un cuerpo pasa de estado sólido a líquido sin reblandecerse previamente, por ejemplo calentemos parafina, o plomo, etc. Estos cuerpos, cuya temperatura se eleva gradualmente, no cambia de consistencia ni de aspecto hasta el instante en que vemos aparecer bruscamente la primera gota de líquido. Estos cuerpos han alcanzado en dicho momento una fusión franca (o fusión brusca).

En los cuerpos amorfos, en cambio, como el vidrio, el alquitrán y las materias plásticas, el enlace entre las partículas es relativamente débil. Por eso, toda la aportación de calor no sólo favorece el trabajo de la liberación, sino que también sirve para provocar una elevación de la temperatura durante la fusión.Por eso, para estos cuerpos amorfos, se habla generalmente de punto de fusión “pastosa” que es, de hecho, el punto más bajo en el cual estos cuerpos pasan por un estado parecido al estado propiamente líquido.Además, se pueden indicar dos temperaturas entre las cuales se produce la fusión en condiciones normales, es lo que se llama intervalo de fusión.Análogamente, si se hace descender la temperatura de un líquido, se obtiene su cristalización, se dice entonces que el líquido se solidifica.

CONCLUSIONES:

La naftalina es un sólido blanco que cambia de fase rápidamente, pasa del estado liquido al estadio sólido debido a que las moléculas pierden energía cinética muy rápido puesto que la naftalina tiene a igualarse con la temperatura del ambiente (cumpliéndose “la ley cero de la termodinámica”).

La temperatura de la naftalina aumenta normalmente hasta alcanzar el punto de fusión donde permanece constante.

En el proceso de solidificación la cantidad de calor por unidad de tiempo se mantiene un poco variable.

RECOMENDACIONES:

La cantidad de NAFTALINA en el tubo de ensayo debe estar contenido totalmente bajo el nivel del agua

La cantidad de naftalina no debe sobrepasar el nivel de agua en el pírex, porque la parte que sobrepasa este nivel, no logra cambiar de estado.

El termómetro debe evitar tocar la superficie del tubo de ensayo pues este altera la medición en la temperatura de la NAFTALINA.

Medir la temperatura de la naftalina liquida dentro del tubo de ensayo, sacar con cuidado el termómetro este podría romperse.

Al poner el tubo de ensayo en el recipiente, usando la agarradera no ajustar demasiado el tubo de ensayo, podría rajarse o quebrarse pudiendo terminar en el agua hervida rompiéndose.

Tratar no tener mucho contacto con la naftalina, este sólido desprende un olor muy toxico provocando nauseas u otros malestares que no solemos contraer.

BIBLIOGRAFIA:

WILSON, Jerry D. Física con aplicaciones, Segunda Edición. Editorial McGraw-Hill, 1991.

SERWAY, Raymond A. Física, Cuarta Edición. Editorial McGraw-Hill, 1996. NAVARRO A.TAIPE, Física General II. 1 edición. Volumen 2. PP 178-181. http://www.escolar.com/lecturas/ciencia/reacciones-curiosas-que-nos-

provocan-el-calor-y-el-frio/el-vidrio-es.html

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad del Perú, Decana de América

FACULTAD DE CIENCIAS FISICASING. Mecánica de Fluidos

“CAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINA”Experiencia N°09

CURSO : laboratorio de física 2PROFESOR : Vanessa NavarreteHORARIO : Sábado 10-12pm

ALUMNOS :

ALVAREZ VEGA JOSEPH ALEXANDER LALANGUI CARRASCO C. DILCE JURADO PANIAGUA OMAR TATAJE GARCIA GUILLERMO

FECHA DE ENTREGA: 10 DE NOVIEMBRE DEL 2012