Estudi del punt de fusió del p-diclorobenzè

Presentación del tema: "Estudi del punt de fusió del p-diclorobenzè"— Transcripción de la presentación:

1 Estudi del punt de fusió del p-diclorobenzè
Comprovació del fet que la temperatura es mantinga constant durant un canvi d’estat.

2 Què entenem per fusió? SÒLID LÍQUID FUSIÓ SOLIDIFICACIÓ
La fusió és el canvi d’estat de sòlid a líquid. Quan el canviï esdevé a la inversa, de líquid a sòlid s’anomena solidificació. SÒLID LÍQUID FUSIÓ SOLIDIFICACIÓ En física i química anomenem canvi de estat a l’evolució de la matèria entre diversos estats d’agregació sense que ocórrega un canvi en la seua composició. Els tres estats bàsics són el sòlid, el líquid i el gasos.

3 Què sabem del estats d’agregació?
Els dos paràmetres dels que depèn que una substància o mescla es trobe en un estat o un altre són temperatura i pressió. La temperatura es una mesura de la energia cinètica de las molècules i àtoms d’un cos. Un augment de Tª o una reducció de la P afavoreixen la fusió, la evaporació i la sublimació, mentre que un descens de T o un augment de P afavoreixen els canvis oposats. Si la pressió roman constant, el factor que regula els canvis d’estat és la temperatura. Així doncs, a pressió constant, podem passar d’un estat sòlid a un líquid augmentant la temperatura. També sabem que, durant el canvi d’estat la temperatura roman constant. Límits: > ºC No hi ha sòlids > °C No hi ha líquids (només gasos) >10,000 °C Només plasma

4 ▪ Si anem cap als extrems, augmentant o disminuint en molts graus la temperatura, sorgeixen nous estats de la matèria. El desenvolupament de la Física va posar de manifest l’existència de dos més. Un, l’estat de plasma, és el característic de la matèria de l’espai interestel·lar, de l’atmosfera de les estrelles i, també, és observable en els reactors termonuclears o en els llums fluorescents. El plasma ve a ser un gas format per partícules carregades elèctricament, format per electrons lliures presents en número igual al nombre de ions positius.

5 Fotografia en fals color d’un condensat fermiònic en creixement.
▪ L’altre és un estrany estat de la matèria conegut amb el nom de condensat de Bose-Einstein (descobert el 1995), una situació creada a temperatures molt baixes, en què milers d’àtoms formen una única entitat com si fos un superàtom. Fotografia en fals color d’un condensat fermiònic en creixement. Cal aconseguir temperatures pròximes als 0, K, molt pròxim, per tant, del zero absolut - 0 K (-273 ºC)-, per observar el fenomen. Només a tan baixes temperatures gairebé desapareix tot el moviment dels àtoms i de les partícules subatòmiques. ▪ Durant l’ultima setmana de gener del 2004, un grup de físics de la Universitat de Colorado, Estats Units, va crear el sisè estat de la matèria batejat amb el nom de “condensat fermiònic”. Per a formar-lo també cal assolir temperatures pròximes al zero absolut i és força complex d’entendre.

6 Investigació ▪ En aquesta pràctica els alumnes hauran de mesurar la temperatura d’una mostra de p-diclorobenzé durant el seu refredament des de l’estat líquid. ▪ També,si el professor ho proposa, mesuraran la temperatura de la mateixa mostra, però durant el seu escalfament des de l’estat sòlid. ▪ A partir de les dades recollides hauran de determinar la temperatura de fusió (o de solidificació) del p-diclorobenzè i analitzar els gràfics obtinguts. ▪ Les dades experimentals s’enregistraran amb l’ajut de sensors de temperatura, la consola MultiLogPRO i el programa MultiLab.

7 Hipòtesi ► Penseu que la temperatura durant el canvi d’estat líquid-sòlid romandrà constant? ► Penseu que la temperatura durant el canvi d’estat sòlid-líquid romandrà constant? ► Coincidiran la temperatura de fusió i la temperatura de solidificació?

8 Material de laboratori Elements de l’equip MultiLog
 Vas de precipitats de 250 ml i tub d’assaig  Suport, cèrcol, pinça, nou, reixeta i bec Bunsen  p-diclorobenzè del 99%  Morter, mà de morter i espàtula  Encenedor  Aigua Elements de l’equip MultiLog  Consola amb cable USB i adaptador AC/DC  Sensor de temperatura ( rang dinàmic:- 25 ªC/110 ºC; sensibilitat: 0,13 ºC)  Ordinador

9 Procediment ► Experiència 1
1. Moleu una bola de p-diclorobenzè i introduïu-la al tub d’assaig. 2. Munteu el suport, la nou, el cèrcol, la reixeta i el vas de precipitats. Introduïu el tub d’assaig dins del vas de precipitats que prèviament haureu omplert d’aigua de manera que el p-diclorobenzè quedi envoltat completament d’aigua , i subjecteu-lo amb una pinça, com es veu a les figures:

10 3. Enceneu el bec Bunsen i observeu el p-diclorobenzè fins que canvi d’estat completament (es torni líquid). Deixeu-lo escalfant un temps més, el necessari per configurar el sistema i connectar els sensors. 4. Connecteu el sensor de temperatura a l’entrada 01 de la consola i introduïu-lo al tub d’assaig subjecte amb una pinça de manera que, a ser possible, no toque el vidre. 5. Connecteu la consola a l’ordinador, engegueu la consola i l’ordinador i obriu el programa MultiLab, configurant-lo segons indica el guió. 6. Per iniciar la captació de les dades, apagueu el bec Bunsen, traieu el tub d’assaig de l’aigua i cliqueu el botó Executar. 7. Observeu el refredament del p-diclorobenzè fins que s’hagi solidificat , parant compte al p-diclorobenzé i al gràfic que va creant-se a la pantalla del MultiLab. 8. Quan ja estiga tot el producte en estat sòlid, deixeu encara uns 5 minuts més en marxa el producte refredant-se i després cliqueu Stop.

11 ► Experiència 2 Es tracta de mesurar la temperatura del procés d’escalfament. Els passos són semblants als anteriors, però ara s’ha de mesurar la temperatura quan el tub d’assaig està dins l’aigua escalfant-se i després que passe a estat líquid seguir captant dades uns 5 minuts més. Nota: es convenient treure el sensor de temperatura del p-diclorobenzè líquid perquè quan solidifica costa molt més..

12 Anàlisi i tractament de dades
Una vegada obtingudes les dades, hauríeu d’obtenir gràfics com els següents: A partir d’ells, seguint el guió, heu d’omplir la taula de valors i les qüestions del final del guió.

13 Context històric ▪ Els 3 estats de la matèria més usuals (sòlid, líquid i gas) no tenen pas un descobridor conegut. Pel que fa a l’estat de plasma, el concepte modern del plasma és d’origen recent i es remunta a l’inici de la dècada dels cinquanta. No obstant, des de fa més de tres segles els científics, inconscientment, han experimentat amb plasmes. ▪ Ja en 1667 uns membres de l’Acadèmia de Ciències de Florència descobriren que la flama d’un encenedor (que ara sabem que es un plasma) tenia la propietat d’induir l’electricitat. ▪ En 1698 un científic anglès que estudiava l’electrificació de l’àmbar fregant-lo amb assiduïtat provocà la primera espurna de la que se’n té noticia, una petita descarrega elèctrica en l’aire. Això només és possible quan es crea una quantitat suficient de carregues elèctriques, ions i electrons lliures en l’aire suficient per tal que l’aire es convertisca en un gas conductor de l’electricitat: un plasma

14 ▪ Gairebé 150 anys després es produïen descàrregues més intenses amb la botella de Leyden i l’arc elèctric, i des de la dècada de 1830 el científic anglès Michael Faraday ja experimentava sistemàticament amb descarregues. Però no fou sinó fins el 1879 que se va reconèixer al estat de plasma como un estat particular de la matèria, diferent dels altres. El físic anglès William Crookes, experimentant amb descàrregues elèctriques en gases, s’adonà que el gas on s’establia la descàrrega se comportava substancialment diferent que un gas regular i va suggerir la existència de un nou estat al qual anomenà el quart estat de la matèria.

15 ▪ En 1923, el químic nord-americà L
▪ En 1923, el químic nord-americà L. Langmuir començà a investigar a fons les descàrregues elèctriques en gasos, quan ja se sabia que aquestes ionitzaven els àtoms del gas; en 1929 va utilitzar per primer cop el terme plasma en el informe de un treball, per descriure el núvol rogenc de electrons que veia oscil·lar en el interior del gas durant la descàrrega. Aquest núvol d’electrons brillava i es movia com una substància gelatinosa que recordà a Langmuir el plasma de la sang. ▪ En 1936, el físic soviètic L. Landau, un dels més grans científics del S- XX, desenvolupà la teoria estadística que descriu el plasma i en 1942, l’extraordinari científic suec H. Alfvén (Nobel de física en 1970) desenvolupà las equacions que descriuen el moviment de un fluid elèctric en presencia de camps magnètics. ▪ Més tard, Landau descrigué matemàticament la interacció entre les partícules i les ones en un plasma, interacció molt important per entendre els plasmes calents tant en els estels com en el laboratori. Es considera que la física de plasmes moderna va néixer amb aquest treballs. L. Landau

16 ▪ En els darrers 40 anys la física de plasmes ha rebut un enorme impuls des de molts fronts i, tot i això, encara hi ha molts problemes per resoldre, ja que el seu comportament és d’una complexitat que excedeix molt a la del comportament de la matèria en els estats sòlid, líquid o gasós; així, l’estudi dels plasmes constitueix una de las àrees de major dificultat en la física actual. ▪ De fet el futur energètic en de la humanitat rau en l’èxit de l’ITER (Reactor Termonuclear Experimental Internacional) i aquest èxit depèn del coneixement de l’estat de plasma que és en el qual ocorre la reacció de fusió nuclear.