Experimento 8 - Cambios de Fase de La Naftalina - Grupo 3 - Laboratorio Física LL

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS

ESCUELA PROFESIONAL DE MECÁNICA DE FLUIDOS
LABORATORIO DE FÍSICA II
EXPERIMENTO Nº8
CAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINA
GRUPO N° 3
Integrantes:
- Soliz Vargas, Jesús Miguel
- Cárdenas Camero, Arianna Angelica
- Mayta Delgado, Nerio
- Rojas Orellana, Yeltsin Leonel
2021
LABORATORIO DE FÍSICA II – 11ª Edición DAFI – FCF – UNMSM
CAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINA

EXPERIENCIA N° 10
Josiah Willard Gibbs. (New Haven, EE UU, 1839-id., 1903) Físico y químico
estadounidense.
Dedujo la regla de las fases, que permite determinar los grados de libertad de un sistema
fisicoquímico en función del número de componentes del sistema y del número de fases en
que se presenta la materia involucrada. También definió una nueva función de estado del
sistema termodinámico, la denominada energía libre o energía de Gibbs (G), que permite
prever la espontaneidad de un determinado proceso fisicoquímico (como puedan ser una
reacción química o bien un cambio de estado) experimentado por un sistema sin necesidad
de interferir en el medio ambiente que le rodea.
I. OBJETIVO
• Investigar sobre la curva de fusión y de solidificación de la naftalina.
II. EQUIPOS / MATERIALES
1 Equipo de calentamiento 2 Termómetros

1 Soporte universal 2 Clamp o agarraderas
1 Tubo de prueba 1 Cronómetro
1 Vaso de pírex (500 CC) Agitador de vidrio
Naftalina Agua
Papel milimetrado
III. FUNDAMENTO TEÓRICO
Al cambio de fase de sólido a líquido 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 sólido se le denomina solidificación, la temperatura
asociada a este cambio se denominado punto de solidificación.
En estos cambios 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 en la fusión es liberado.
IV. PROCEDIMIENTO
MONTAJE
1.
Coloque la naftalina y un termómetro,
que eventualmente pueda servir como
agitador (agite con cuidado), dentro del
tubo de prueba.
mnaftalina 6.2 gr
2.
Vierta 400 ml de agua al pirex
3.
Coloque en el tubo de ensayo la
naftalina y el termómetro. Sumerja el
tubo de ensayo en el vaso de
precipitado.
4.
Coloque un termómetro adicional en el
agua para monitorear su temperatura como se muestra en la figura N° 1.
5.
Caliente el agua y registre los valores de la temperatura del tubo de ensayo cada
Figura 1
30 segundos hasta que la naftalina se funda y luego déjela enfriar hasta que
solidifique (Registre la temperatura durante todo el proceso).
TABLA N° 1
t
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
(min)
T (°C) 21 21.5 22 23 24.8 27 29 31 34 36 39 41.5 44 47 49.8
t
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
(min)
T (°C) 52 54.8 57 59.9 62 65 67 69.9 72 74.9 77 78 79 82 84
t
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 22.0
(min)
T (°C) 87 89 90 91.5 93 94 94 94 93.8 93 92 91 90 89 84
t
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 29.0 29.5
(min)
T (°C) 83 82 81 80.8 80 79.5 78.5 78 77 76.5 76 76 76 76 76

t
30.0 30.5 31.0 31.5 32.0 32.5 33.0 33.5 34.0 34.5 35.0 35.5 36.0 36.5 37.0
(min)
T (°C) 76 76 76 76 76 76 75.9 75.9 75.8 75.5 75.5 75 75 74 73
t
37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 40.5 41.0 41.5 42.0 42.5 43.0 43.5 44.0 44.5
(min)
T (°C) 72 70 68.5 68 65.8 64.8 64 63 62 62 --- --- --- --- ---
Leyenda:
- El color predomina la curva ascendente de la temperatura.
- El color predomina la curca descendente de la temperatura.
- El color predomina la línea de puntos de fusión del agua que comienza a
bajar.
* Se hizo en intervalos de tiempo, la asociación al cambio de temperatura
del agua al cual estaba expuesto la naftalina, esto de muestra en que
momento se detalló dicha temperatura.
t
13.5 14.5 15.0 16.0 24.0 28.5 30.5 36.0 42.0
(min)
T
agua 90 92 94 97 79 73 71 66 61
(°C)
- Entonces de determina la temperatura más alta con la más baja, que varía a
36°C, siendo el tope en diferencia de tiempo en 1470 segundos.
Incrementar tablas si fuera necesario
Registre la temperatura de fusión. T fusión 94° C
Indique en qué instante y a qué temperatura se realiza el proceso de solidificación.
t 42.0
T solidificación = 62°C
V. EVALUACIÓN
1. Trace la gráfica de la curva de solidificación: temperatura T versus tiempo t, y discuta
cada tramo de la gráfica.
- Según la gráfica se muestra que hay un incremento en la primera prueba,

donde el tope máximo de temperatura es de 94°C, mientras que luego de
estabilizar el calentamiento para que el nuevo proceso pase por una etapa 2
que es de la de solidificación de la naftalina.
- Siendo el caso de la etapa 2, esta logra solidificarse en la temperatura 62°C.
- Hubo una etapa donde la temperatura se mantiene constante es la de 76°C,
ya que logra solidificarse en esta etapa, siendo el crítico para que ya no esté
líquido, y mientras bajaba la temperatura, era de estabilizarse hasta
solidificarse.
- De acuerdo a la gráfica notamos que el cuerpo absorbe calor mientras la
variación de la temperatura sea positiva. Su temperatura aumenta hasta llegar
a un punto de ebullición. En ese momento se quita el flujo de calor al cual venía
siendo sometida la naftalina, la temperatura empieza a disminuir y la naftalina
libera el calor absorbido antes a fin de obtener una temperatura de equilibrio
con el ambiente.
- Luego de quitar el fuego a una temperatura de 94°C, empieza el enfriamiento
y posteriormente el proceso de solidificación.
- El proceso donde se mantiene constante la temperatura era de 76°C, siendo
el caso donde se dieron muchas reacciones sobre la naftalina, ya que el valor
en el tiempo fue crítico para que no siga disminuyendo la temperatura, sino
optar por mantenerse así.
2. ¿Coinciden el punto de fusión y solidificación en el proceso?

En este caso, el punto de fusión de la naftalina está en 94°C y su punto de solidificación
está en está en 76°C por lo que esos puntos no coinciden.
3. Si el punto de solidificación de la naftalina se considera 80°C ¿A qué se debe la

diferencia observada en la gráfica?
Al momento de tomar los datos, fueron cruciales ser exactos, ya que esta proposición
contrajo que hubiera errores mínimos al corregirlos, siendo estos datos con errores
específicos que afectaron.
4. ¿Cuáles son las posibles fuentes de errores en este experimento?
❖ El tiempo de reacción para medir cada 30 segundos.

❖ El uso de un termómetro simple con ayuda de la vista.
❖ La pureza de la naftalina.
❖ Fallo inicial de la balanza al pesar la naftalina.
❖ La temperatura ambiente.
❖ La falta de precisión a la hora de tomar el tiempo.
5. ¿Es posible determinar la cantidad de calor por unidad de tiempo que se desprende
en el proceso de solidificación?
Si es posible. Sabemos que la transferencia de calor viene dada por:
∆𝑸 = 𝒎𝒄𝒆 ∆𝑻
Además de saber de:
∆𝑸 𝒎𝒄𝒆 ∆𝑻
=
∆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 específico de la naftalina
y además contamos con la temperatura por unidad de tiempo.
6. Explique en qué consiste la fusión franca y la fusión pastosa.

Fusión Franca:
Es llamada también fusión pura debido a que se produce un cambio brusco del estado
sólido al líquido sin estados intermedios. Se presentan en sustancias químicamente
puras, ejemplo: el agua
Fusión Pastosa.
Es la que presentan algunas sustancias heterogéneas donde la fusión se realiza
lentamente, este proceso de cambio de estado mediante, pasa de sólido a líquido, la
temperatura permanece constante porque el calor se emplea en la fusión (calor latente).
Se presentan unos estados intermedios al fundirse. Por ejemplo: la mantequilla, cera,
vidrio, etc.
VI. CONCLUSIONES
✓ Durante la fusión las moléculas que forman la naftalina se van separando entre
ellos cada vez llegando a romper la fuerza de cohesión intermolecular por la
activación de las moléculas.
✓ Durante el proceso de la solidificación, las moléculas que forman la naftalina
sufren un fenómeno de reagrupamiento perdiendo dinamismo y
transformándola en un cuerpo sólido.
✓ Al no varias 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.
✓ La curva en donde se evalúa el incremento de la temperatura de la naftalina, llega
a su tope máximo de ebullición, transformando la sustancia de una sólida a una
líquida, este proceso llega a determinar la fusión que da a su estado original.
✓ La pendiente negativa donde empieza a descender la temperatura, de 94°C, fue
el cambio donde la curva varió de manera prolongada, ya que el tiempo de
variación fueron de 0.01 segundos.
✓ Para el punto de solidificación, se necesitaba igualar el tiempo que empleó al
convertirse en estado líquido, ya que esta premisa, resumiría el valor de la etapa
de fusión, es decir: ∆𝒕(𝒇𝒖𝒔𝒊ó𝒏) = ∆𝒕(𝒔𝒐𝒍𝒊𝒅𝒊𝒇𝒊𝒄𝒂𝒄𝒊ó𝒏).

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CAMBIOS DE FASE DE LA NAFTALINA

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

II. EQUIPOS / MATERIALES

1 Equipo de calentamiento 2 Termómetros

III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Al cambio de fase de sólido a líquido de una sustancia se le denomina fusión, la

T (°C) 21 21.5 22 23 24.8 27 29 31 34 36 39 41.5 44 47 49.8

T (°C) 52 54.8 57 59.9 62 65 67 69.9 72 74.9 77 78 79 82 84

T (°C) 87 89 90 91.5 93 94 94 94 93.8 93 92 91 90 89 84

T (°C) 83 82 81 80.8 80 79.5 78.5 78 77 76.5 76 76 76 76 76

T (°C) 76 76 76 76 76 76 75.9 75.9 75.8 75.5 75.5 75 75 74 73

T (°C) 72 70 68.5 68 65.8 64.8 64 63 62 62 --- --- --- --- ---

Registre la temperatura de fusión. T fusión 94° C

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

- Según la gráfica se muestra que hay un incremento en la primera prueba,

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

3. Si el punto de solidificación de la naftalina se considera 80°C ¿A qué se debe la

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

❖ El tiempo de reacción para medir cada 30 segundos.

6. Explique en qué consiste la fusión franca y la fusión pastosa.

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