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Curva di riscaldamento e curva di raffreddamento di una sostanza pura

Relazione di laboratorio: curva di riscaldamento di una sostanza pura

Introduzione

La curva di riscaldamento (o di raffreddamanto) di una sostanza pura è un grafico che mostra i valori della temperatura in funzione del tempo durante il processo di riscaldamento (o raffreddamento) della sostanza.

La curva di fusione (o di solidificazione) è caratterizzata dalla presenza di una sosta termica; pur continuando a somministrare (o a sottrarre) calore, la temperatura della sostanza non cambia.

L'ampiezza del tratto della sosta termica dipende dalla quantità di sostanza sottoposta a riscaldamento e dalla quantità di calore fornita nell'unità di tempo.

La sosta termica si conclude quando tutto la sostanza si è fusa (o si è solidificata).

Il calore fornito in questo tratto di curva viene definito calore latente di fusione.

Scopo dell'esperienza

Dimostrare che dalla curva di riscaldamento o di raffreddamento di una sostanza pura incognita è possibile il riconoscimento della sostanza stessa.

Dimostrare che la fusione e la solidificazione di una sostanza pura avvengono a temperatura costante (sosta termica).

Dimostrare che la temperatura di fusione di una sostanza pura coincide numericamente con il valore della temperatura di solidificazione.

Attrezzature e materiali

Sostanza pura incognita (di solito vengono usati l'acido palmitico, la naftalina, l'acido stearico o il tiosolfato di sodio pentaidrato Na2S2O3 · 5H2O)

Provettone di vetro

Asta di sostegno

Pinza porta provettone

Pinza porta termometro

Becco Bunsen

Treppiede

Reticella spargifiamma

Becher da 500 mL

Acqua del rubinetto

Cronometro

Termometro

Bacchetta di vetro

Curva di fusione

Procedimento

Inserire il termometro all'interno del provettone e, sempre all'interno del provettone, aggiungere la sostanza incognita in modo tale che il bulbo del termometro sia completamente immerso nella sostanza.

Sistemare il becher, riempito fino a 2/3 del suo volume con acqua del rubinetto, sul treppiede munito di reticella spargifiamma.

Inserire il provettone all'interno del becher riempito con acqua in modo tale che la parte del provettone contenente la sostanza incognita sia completamente immersa nell'acqua del becher.

Mediante le apposite pinze fissare sia il provettone che il termometro al sostegno.

Accendere il becco Bunsen e iniziare il riscaldamento con fiamma moderata dell'acqua contenuta nel becher la quale, a sua volta, riscalderà la sostanza incognita.

Agitare con la bacchetta di vetro l'acqua contenuta nel becher in modo tale da rendere omogenea la sua temperatura.

Partendo dalla temperatura di 30°C, annotare ogni 30 secondi la temperatura della sostanza incognita.

Raccogliere in una tabella i valori della temperatura della sostanza in funzione del tempo trascorso.

Dopo che tutta la sostanza è fusa continuare la annotazione delle temperature ancora per qualche minuto.

Curva di solidificazione

Procedimento

Spegnere il becco Bunsen ed estrarre il provettone dal becher contenente acqua.

Lasciare raffreddare all'aria il provettone contenente la sostanza incognita.

Annotare ogni 30 secondi la temperatura della sostanza.

Raccogliere in una tabella i valori della temperatura della sostanza incognita in funzione del tempo trascorso.

Dopo che tutta la sostanza si è solidificata continuare la annotazione delle temperature ancora per qualche minuto.

Elaborazione ed analisi dei dati Prima parte: curva di fusione

Raccogliere in una tabella i valori della temperatura della sostanza incognita in funzione del tempo trascorso.

curva di riscaldamento di una sostanza pura

Su un foglio di carta millimetrata tracciare un sistema di assi cartesiani e riportare sull'asse delle ascisse i valori del tempo espresso in minuti e sull'asse delle ordinate i valori delle temperature espresse in gradi centigradi. Con i dati della tabella costruirsi la curva di riscaldamento della sostanza pura.

Seconda parte: curva di fusione

Nello stesso identico modo descritto precedentemente tracciare la curva di raffreddamento della sostanza pura.

Suggermento: usare lo stesso sistema di assi cartesiani per tracciare le due curve. Usare due colori diversi: in rosso disegnare i punti relativi alla curva di riscaldamento ed in blu quelli relativi alla curva di raffreddamento.

curve

Curva di riscaldamento (rossa) e curva di raffreddamento (blu) relative alla naftalina.

Conclusioni

Si è dimostrato che la fusione e la solidificazione di una sostanza pura avvengono a temperature costanti e che queste coincidono numericamente.

E' possibile identificare la sostanza incognita confrontando il valore della temperatura di fusione (o della temperatura di solidificazione) con i valori delle temperature di fusione (o di solidificazione) delle principali sostanze riportati nella tabella presente sul libro di testo. La sostanza incognita risulta essere........

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