Experimentación Asistida por Ordenador. Quimica (PASCO)

Selección de experiencias realizadas por Mª ELVIRA GONZALEZ ASESORÍA CIENCIAS DE LA NATURALEZA

Experiencia C01: Estudio de la Llama Sensor de Temperatura Tipo K

Tema Reacciones

DataStudio C01 Map a Flame.DS

ScienceWorkshop (Mac) C01 Mapping a Flame

Equipo necesario Sensor de temperatura tipo K (CI-6526) Quemador Bunsen y gas (opcional) Tenazas Ropa protectora

Cant.

1 1 1 par

ScienceWorkshop (Win) C01_MAP.SWS

Reactivos y Consumibles Vela Cartón, 10 por 10 cm Cerillas

Cant.

1 1 1 caja

IDEAS PREVIAS

¿Dónde está la región más caliente de una llama?. ¿Dónde está la región más fría de una llama?. ¿Se mantiene relativamente constante la temperatura de una región determinada de la llama?.

Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Una llama es un plasma de baja temperatura. El plasma es la forma más común de materia en el universo. Las estrellas consisten en plasmas de alta temperatura. La temperatura en el interior de una llama puede variar significativamente dependiendo de la situación dentro de ella.

Una llama es la evidencia visible de una reacción química altamente energética. Una vela está compuesta de un hidrocarburo sólido llamado parafina. La fórmula de la parafina es CnH2n +2. Cuando arde una vela, el hidrocarburo reacciona con el oxígeno originando dióxido de carbono y agua. La reacción es exotérmica. Esto significa que la reacción produce calor a la vez que dióxido de carbono y agua.

Cn H2n +2 + 0.5O2 → nCO2 + (n + 1)H 2 O

La energía generada por la reacción produce calor para derretir el sólido. El hidrocarburo líquido es absorbido por la mecha y quemado en su superficie. Una vela es una fuente de luz muy ineficiente, ya que la mayor parte de la energía de la vela es liberada como calor.

Por otra parte, El gas de un quemador contiene muchos componentes combustibles. El metano es un componente primario.

1

La reacción química de la combustión del metano es: CH 4 + 2O2 → CO2 + 2 H2 O

Cuando la llama del quemador se ajusta para que forme una doble estructura coniforme azulada, es ruidosa. Para lograr esto, el aire llega de alrededor del barril y es mezclada con el gas en la base del quemador. Cerrando los agujeros de la base del quemador, todo el oxígeno utilizado para la combustión llega del espacio más cercano a la parte superior del barril. La llama es silenciosa. La combustión no es completa y partículas de carbono son calentadas en la llama produciendo un color amarillo (“llama luminosa”).

RECUERDE •

Utilizar ropa protectora.

•

Seguir las instrucciones de utilización del equipo.

•

Desechar los reactivos y disoluciones correctamente.

PRECAUCIONES

Además de las instrucciones de seguridad usuales, se deberá: •

Alejar los materiales inflamables y combustibles de la llama.

•

Tener un extintor a mano.

•

Utilizar el reverso de la mano para determinar si un objeto ha sido calentado. No tocar un objeto calentado hasta que no se sienta calor en el reverso de la mano al acercarla a unos tres o cuatro centímetros del objeto.

PROCEDIMIENTO

Utilice el Sensor de temperatura tipo K para medir la temperatura de una llama en su parte baja, media y alta. A continuación mida la temperatura de la llama verticalmente de abajo a arriba. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar y mostrar los datos.

2

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador.

Encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte a la sonda del Sensor de temperatura tipo K al Sensor de temperatura tipo K.

3.

Conecte la clavija DIN del Sensor al Canal analógico A de interfaz.

4.

Abra el archivo titulado: DataStudio C01 Map a Flame.DS

ScienceWorkshop (Mac) C01 Mapping a Flame

ScienceWorkshop (Win) C01_MAP.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.

•

El documento ScienceWorkshop contiene una gráfica de la temperatura frente al tiempo.

•

La recogida de datos está fijada a diez tomas por segundo (10 Hz).

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

No se necesita calibrar el Sensor.

•

Si se quiere calibrar el Sensor de temperatura tipo K, lea las instrucciones del Sensor. ¡ATENCIÓN!

•

Revise el procedimiento de encendido de un quemador Bunsen. Si tiene alguna duda consulte al profesor.

•

Utilice las tenazas para sostener la sonda en el interior de la llama. No utilice sus dedos para sostener la sonda en el interior de la llama.

3

•

El extremo expuesto de la sonda puede soportar temperaturas por encima de los 1000 ºC. Aún así, el material aislante no soporta temperaturas por encima de los 400 ºC. Así que no sitúe el material aislante en el interior de la llama.

•

Fíjese en los dibujos. El procedimiento general para la recogida de datos desde la Serie 1 hasta la Serie 3 consiste en comenzar con la sonda en un lado de la llama y a continuación mover lentamente la sonda siguiendo una línea horizontal a través de la llama. El movimiento debe ser paralelo a la mesa y terminar cuando llegue al otro lado de la llama.

•

El procedimiento para la Serie 4 consiste en comenzar con la sonda en la base de la llama y lentamente moverla verticalmente hasta la punta de la llama.

1.

Sitúe la vela sobre un trozo de cartón para evitar que se derrame la parafina.

2.

Encienda la vela y deje que la llama se estabilice. Sugerencia: Monte un parapeto alrededor de la llama si es necesario).

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS – TEMPERATURA EN LA BASE, CENTRO Y PUNTA

1.

Prepare la recogida de datos. Sitúe la sonda en posición cerca de la base de la llama.

2.

Cuando todo esté listo comience la recogida de datos. (Sugerencia: En el DataStudio, haga clic en “Start”. En el ScienceWorkshop, haga clic en “Grabar”).

3.

Desplace lentamente la sonda siguiendo una línea horizontal a través de la llama.

4.

Cuando la sonda haya atravesado la llama, finalice la recogida de datos.

Deje que la sonda se enfríe antes de recoger más datos.

4

5.

Repita el procedimiento de recogida de datos en el centro de la llama.

6.

Repita el procedimiento de recogida de datos en la punta de la llama.

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS – MEDIDA DE LA TEMPERATURA VERTICALMENTE

1.

Prepárese para la recogida de datos. Sitúe la sonda en posición cerca de la base de la llama.

2.

Cuando todo esté listo, comience la recogida de datos.

3.

Desplace lentamente la sonda siguiendo una línea vertical a través de la llama.

3.

Cuando la sonda alcance la punta de la llama, finalice la recogida de datos.

•

Cuando se finalice la recogida de datos, apague el quemador. Asegúrese de que la llama está completamente apagada.

NOTA: Si realiza la Parte Opcional B, asegúrese de limpiar cualquier resto de hollín de la sonda.

OPCIONAL: TIPOS DE LLAMAS DEL QUEMADOR BUNSEN

PARTE A: Llama “Caliente”

Ajuste las aberturas de aire del quemador hasta que la llama adquiera una doble estructura coniforme azulada y la llama sea “ruidosa”. Repita el procedimiento de recogida de datos.

Cuando finalice la recogida de datos, apague el quemador y asegúrese de que la llama está completamente apagada.

PARTE B: Llama “Luminosa”

Cierre las aberturas del quemador hasta que la llama adquiera un color amarillento y sea “silenciosa”. Repita el procedimiento de recogida de datos.

Cuando finalice la recogida de datos, apague el quemador y asegúrese de que la llama está completamente apagada.

5

ANÁLISIS DE DATOS

1.

Configure la gráfica de modo que se pueda examinar cada serie de datos.

(Sugerencia: En el DataStudio, la gráfica puede mostrar todas las series de datos.

En el ScienceWorkshop, utilice el menú “Datos” ( tres series a la vez).

) para seleccionar hasta

2.

Utilice las herramientas de estadística de la gráfica para determinar la temperatura máxima y media para cada serie de datos.

3.

Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio.

6

Informe de Laboratorio Experiencia C01: Estudio de la llama

IDEAS PREVIAS

¿Dónde está la región más caliente de una llama?. ¿Dónde está la región más fría de una llama?. ¿Se mantiene relativamente constante la temperatura de una determinada región de una llama?.

Tabla de Datos Serie

Descripción

Temp. Máxima (ºC)

1

Base de la llama

2

Centro de la llama

3

Punta de la llama

4

De la base a la punta de la llama

Temp. Media (ºC)

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

¿Dónde está la parte más caliente de la llama?. ¿Cuál es la temperatura en esa parte?.

2.

¿Dónde está la parte más fría de la llama?. ¿Cuál es la temperatura en esa parte?.

3.

¿Dónde está la temperatura máxima en el interior de una llama azulada y “ruidosa”?. ¿Cuál es la temperatura en esa parte?.

4.

¿Dónde está la temperatura máxima en el interior de una llama amarilla y “silenciosa”?. ¿Cuál es la temperatura en esa parte?.

5.

¿Por qué es distinta la temperatura de una llama azulada y “ruidosa” a la temperatura de una llama amarilla y “silenciosa”?.

7

Experiencia C02: Cambios de estado del agua Sensor de temperatura

Tema Cambios de estado

DataStudio C02 Freeze Water.DS

Equipo necesario Sensor de temperatura (CI-6505A) Base y soporte (ME-9355) Recipiente, 500 mL Abrazadera y bureta (SE-9446) Reloj Probeta graduada, 100 mL Tapón de goma Varilla agitadora Tubo de ensayo Ropa protectora

ScienceWorkshop (Mac) C02 Freeze & Melt Water

Cant.

1 1 1 1 1 1 1 1 1

ScienceWorkshop (Win) C02_MELT.SWS

Reactivos y Consumibles Cubitos de hielo Sal Agua

Cant.

12 - 15 40 mL 500 mL

IDEAS PREVIAS

Compare la temperatura de solidificación del agua con su temperatura de fusión. ¿Son iguales?

Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La temperatura de solidificación, por la cual una sustancia se transforma de líquido a sólido, y la temperatura de fusión, por la cual una sustancia se transforma de sólido a líquido, son propiedades físicas características de una sustancia a presión constante.

8

RECUERDE •

Utilizar ropa protectora mientras manipule los reactivos.

•

Seguir las instrucciones de uso del equipo.

•

Desechar los reactivos y disoluciones correctamente.

PROCEDIMIENTO

Utilice el Sensor de temperatura para medir la variación de la temperatura de una muestra de agua cuando se solidifica en un baño de agua helada. A continuación mida la variación de la temperatura mientras el agua se funde al retirarla del baño de agua helada. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar y analizar los datos.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte la clavija DIN del Sensor de temperatura en el Canal analógico A del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado: DataStudio C02 Freeze Water.DS

ScienceWorkshop (Mac) C02 Freeze & Melt Water

ScienceWorkshop (Win) C02_MELT.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.

•

El archivo ScienceWorkshop contiene información numérica, una gráfica y una tabla de la temperatura frente al tiempo.

•

La recogida de datos está fijada en una medida cada 30 segundos. La recogida de datos finalizará automáticamente a los 1800 segundos (30 minutos).

9

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

Abrazadera tapón de goma Sensor de temperatura tubo de ensayo

Recipiente

Cubitos de hielo

No se necesita calibrar el Sensor.

1.

Monte el equipo como en el dibujo. Vierta 100 mL de agua y 5 o 6 cubitos de hielo en un recipiente de 500 mL.

2.

Vierta 5 mL de agua en el tubo de ensayo. Monte el tubo de ensayo de modo que quede por encima del baño de agua helada al principio.

3.

Inserte el Sensor de temperatura en el tapón de goma e introdúzcalo en el tubo de ensayo de modo que el Sensor quede en el interior del agua del tubo de ensayo.

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS – TEMPERATURA DE CONGELACIÓN

1.

Cuando todo esté listo, inicie la recogida de datos. A continuación sumerja el tubo de ensayo en el baño de agua helada. (El ordenador recogerá datos durante 30 minutos).

2.

Nada más sumergir el tubo de ensayo, añada unos 40 mL de sal al recipiente mientras remueve con una varilla agitadora. Continúe removiendo el baño de agua helada durante esta parte del procedimiento. ¿Cómo cree que influye la sal en la temperatura del agua helada?.

3.

Mueva el Sensor, suave pero continuamente, durante los diez primeros minutos de esta parte.

10

Procure mantener el Sensor dentro del hielo mientras se forma.

4.

Pasados 10 minutos, pare de mover el Sensor y deje que se hiele dentro del agua.

Observe cómo se forma el hielo en el tubo de ensayo mientras se congela el agua.

Añada más cubitos de hielo cuando se empiecen a derretir los cubitos de hielo.

5.

Continúe recogiendo datos hasta que la recogida finalice automáticamente a los 30 minutos.

6.

Por ahora mantenga el tubo de ensayo sumergido en el baño de agua helada.

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS – TEMPERATURA DE DESHIELO

1.

Prepárese para una segunda serie de recogida de datos.

2.

Comience la recogida de datos. A continuación saque el tubo de ensayo del agua situándolo por encima del recipiente.

3.

No mueva el Sensor durante esta parte del procedimiento. (Déjelo dentro del hielo).

4.

Deseche el agua helada según las instrucciones.

5.

Vierta 250 mL de agua caliente en el recipiente y prepárese para situar el recipiente bajo el tubo de ensayo. Cuando pasen 10 minutos, introduzca el tubo de ensayo en el recipiente con agua caliente.

6.

Cuando pasen 15 minutos, finalice la recogida de datos.

11

ANÁLISIS DE DATOS

1.

La tabla debe mostrar ambas series de datos (Serie 1 para la solidificación y Serie 2 para la fusión).

Sugerencia: En el Datastudio arrastre las series de datos hasta la tabla para que aparezcan en esta. Utilice el menú “Añadir columna” en el ScienceWorkshop para añadir las series de datos a la tabla.

2.

Configure la gráfica de modo que muestre ambas series de datos.

(Si lo desea, modifique la escala de la gráfica para ajustarse a los datos).

Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio.

12

Informe de Laboratorio Experiencia C02: Cambios de estado del agua

IDEAS PREVIAS

Compare la temperatura de solidificación del agua con su temperatura de fusión. ¿Son iguales?

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

¿Qué ocurrió con la temperatura del agua durante la solidificación?. ¿Qué ocurrió con la temperatura del agua durante la fusión?

2.

Según sus datos y su gráfica, ¿cuál es la temperatura de solidificación del agua?

Sugerencia: Utilice “Smart Tool” en el DataStudio o el “Cursor inteligente” en el ScienceWorkshop con el fin de determinar las coordenadas de un punto determinado. ¿Cuál parece ser la temperatura de fusión?. Su respuesta debe ser lo más próxima posible a 0,1ºC.

3.

Compare la temperatura de solidificación del agua con su temperatura de fusión.

4.

¿Qué ocurre con la energía cinética del agua del tubo de ensayo durante las siguientes partes de la experiencia? (se incrementa, disminuye o se mantiene estable): a. Cuando cambia la temperatura al comienzo y al final de la parte IIIA. b. Cuando la temperatura permanece constante en la parte IIIA. c. Cuando cambia la temperatura al comienzo y al final de la parte IIIB. d. Cuando la temperatura permanece constante en la parte IIIB.

13

Experiencia C03: Calor de fusión del hielo Sensor de temperatura

Tema Cambios de estado

DataStudio C03 Heat of Fusion.DS

Equipo necesario Sensor de temperatura(CI-6505A) Balanza (SE-8723) Base y soporte (ME-9355) Recipiente, 250 mL Abrazadera y bureta (SE-9446) Probeta, 100 mL Tapón agujereado Varilla agitadora

ScienceWorkshop (Mac) C03 Heat of Fusion

Cant.

1 1 1 2 1 1 1 1

ScienceWorkshop (Win) C03_ICET.SWS

Equipo necesario Alicates Ropa protectora

Cant.

1

Reactivos y consumibles Cubitos de hielo Vaso aislante Papel secante Agua caliente (unos 60º C)

Cant.

12 a 15 2 2o3 1L

IDEAS PREVIAS

En términos de transmisión de energía, ¿cómo pasa el agua de estado sólido (hielo) a estado líquido? ¿Requiere energía este cambio de estado? ¿Tiene lugar a distintas temperaturas o siempre a la misma?

Si se necesita una variación en la energía para producir un cambio de estado, ¿cuánta energía se necesita para fundir una determinada cantidad de hielo?

Anote sus respuestas en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

El cambio de estado de sólido a líquido se denomina fusión.

La temperatura de fusión de un sólido puro cristalino a presión atmosférica se denomina punto de fusión (PF).

El hielo obtenido de agua pura no contaminada puede ser considerado un sólido puro cristalino.

La cantidad de energía calorífica por gramo necesaria para la fusión de un sólido puro cristalino en su punto de fusión se denomina “Calor de fusión”. La unidad en que se mide el Calor de fusión es el julios/gramo.

14

Para calcular la energía de la fusión del hielo, utilice la relación: Q = cp•m•∆T donde Q es la energía calorífica (julios), cp el calor específico (J/g ºC), m es la masa en gramos, y ∆T el incremento de temperatura (ºC). El cp para el agua es 4.18 J/g ºC. RECUERDE •

Utilizar ropa protectora mientras manipula los reactivos.

•

Seguir las instrucciones de uso del equipo.

•

Desechar todos los reactivos y disoluciones correctamente.

PROCEDIMIENTO

En esta experiencia se estudiará la fusión del hielo de modo cualitativo y cuantitativo.

En la primera parte de la experiencia, observe el cambio de estado del hielo mientras mide la temperatura. Utilice el Sensor de temperatura para medir la temperatura de un recipiente con hielo mientras se añaden pequeñas cantidades de agua caliente al hielo.

Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar y mostrar los datos de la temperatura. ¿Qué clase de transferencia de energía (pérdida o ganancia) tiene lugar durante la fusión del hielo?

En la segunda parte de la experiencia, utilice el Sensor de temperatura para medir el cambio de temperatura durante la fusión del hielo en agua caliente. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar y mostrar los datos de la temperatura.

Mida la cantidad de hielo que se funde. Utilice las medidas del cambio de temperatura y de la cantidad de hielo que se funde para calcular el Calor de fusión del hielo. Compare el cálculo del Calor de fusión con el valor del Calor de fusión predeterminado.

15

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el ordenador y el interfaz.

2.

Conecte la clavija DIN del Sensor de temperatura en el Canal analógico A del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado: DataStudio C02 Heat of Fusion.DS

ScienceWorkshop (Mac) C02 Heat of Fusion

ScienceWorkshop (Win) C02_ICET.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.

•

El archivo ScienceWorkshop contiene información numérica y una tabla de la temperatura.

•

La recogida de datos está fijada en una medida cada diez segundos.

CALIBRADO DEL SENSOR

Esta es una experiencia en la que es importante calibrar el Sensor de temperatura correctamente, ya que se mide un punto determinado de solidificación y fusión del hielo y no sólo un cambio de la temperatura.

Calibre el Sensor de temperatura utilizando dos muestras de agua a temperaturas determinadas (p.e. agua helada y agua hirviendo).

Sugerencia: Lea las instrucciones del Sensor de temperatura en el archivo de Ayuda OnLine para DataStudio, o en la Guía del Usuario para ScienceWorkshop .

16

PARTE IIA: MONTAJE DEL EQUIPO – HIELO + AGUA CALIENTE

1.

Monte un vaso aislante, un recipiente y el Sensor de temperatura como se muestra en el dibujo.

Añada 50 o 60 gramos de hielo picado al vaso

Add 50 to 60 g of crushed ice to the cup.

Vaso aislante cup Styrofoam recipiente

Beaker

2.

Ponga aproximadamente 50 o 60 g de hielo picado en el vaso. ¿A qué temperatura cree que estará el hielo?

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS – HIELO + AGUA CALIENTE

1.

Utilice el Sensor de temperatura para medir la temperatura inicial del hielo. Mida y registre la temperatura.

Sugerencia: Utilice el indicador digital y ‘Monitor Data’ en el DataStudio o ‘Monitor’ en el ScienceWorkshop para ver la temperatura del hielo. ¿Qué temperatura cree que tendrá el hielo?

2.

Prepare un recipiente con agua caliente. Utilice el Sensor de temperatura para medir la temperatura inicial del agua caliente. Mida y registre la temperatura.

La temperatura ideal del agua caliente en esta experiencia es de 40ºC. Una temperatura inferior no sería suficiente para fundir toda la cantidad de hielo.

17

3.

Añada 30 mL de agua caliente (40º C o más) al hielo mientras remueve la mezcla de hielo y agua. Mida y registre la temperatura. ¿Está la mezcla de hielo y agua más caliente, más fría o a la misma temperatura que la temperatura inicial del agua caliente?

Si la temperatura es inferior, ¿Cómo se perdió la energía?

4.

Añada otros 30 mL de agua caliente mientras remueve la mezcla. Mida y registre la temperatura.

Observe atentamente la mezcla y anote si queda algo de hielo en el recipiente.

5.

Continúe añadiendo agua caliente de 30 mL en 30 mL hasta que se funda todo el hielo. Mida y registre la temperatura final de la mezcla.

Cuando se ha fundido todo el hielo, ¿qué ocurre con la temperatura de la mezcla?

PARTE IIB: MONTAJE DEL EQUIPO – AGUA + HIELO

1.

Monte el vaso, el recipiente y el Sensor de temperatura como se muestra en el dibujo.

Clamp soporte

Tapón agujerado Slit stopper

Temperature Sensor de temperatura Sensor

Vaso aislante Styrofoam cup

recipiente Beaker

2.

Vierta 100 mL de agua a unos 60ºC en el vaso.

18

3.

Prepare bastantes (7 u 8) cubitos grandes de hielo.

4.

Introduzca el Sensor de temperatura en el agua caliente (aproximadamente a 1 cm del fondo).

19

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS – AGUA + HIELO

1.

Comience la recogida de datos. (Sugerencia: Haga clic en ‘Start’ en el DataStudio o en ‘Grabar’ en el ScienceWorkshop).

2.

Vigile el medidor digital. Espere a que la temperatura alcance su máximo. Este máximo determinará la temperatura inicial, T1, del agua Prepare los cubitos de hielo para introducirlos en el agua. Elimine el exceso de agua de los cubitos (o séquelos con papel secante).

3.

Tan pronto como se alcance la temperatura máxima, introduzca los cubitos de hielo en el vaso.

4.

Anote la temperatura máxima, T1, en su tabla de datos.

5.

Remueva la mezcla de agua y hielo a medida que la temperatura se aproxima a los 0ºC.

Importante: A medida que se funde el hielo, añada más cubitos de hielo para mantener la mezcla fría.

6.

Cuando la temperatura alcance los 0ºC, utilice las tenazas para retirar los cubitos de hielo remanentes.

7.

Continúe removiendo la mezcla hasta que alcance un mínimo (cuando la temperatura comience a subir de nuevo). Este mínimo es la temperatura final, T2, del agua.

8.

Anote la temperatura,T2 , en su tabla de datos.

9.

Finalice la recogida de datos.

10.

Utilice la probeta graduada de 100 mL para medir el volumen de agua remanente en el vaso. Anote este valor como V2.

20

ANÁLISIS DE DATOS - PARTE B – AGUA + HIELO

1.

Utilice la herramienta de estadística de la tabla para comprobar los valores de la temperatura máxima y mínima.

2.

Reste T2 - T1 para determinar ∆T, el cambio de la temperatura del agua.

3.

Calcule el volumen de hielo que se funde (V2 –V1).

4.

Determine la masa de hielo fundido (use 1.00 g/mL como densidad del agua).

5.

Calcule la energía (en julios) liberada por los 100 g de agua mientras se enfría (Q = cp•m•∆T).

6.

A continuación determine el Calor de fusión, la energía que se requiere para fundir un gramo de hielo (en J/g H2O).

7.

Utilice su respuesta al paso 6 y la masa molar del agua para determinar el Calor de fusión para el hielo (en kJ/mol H2O).

ECUACIONES

21

Anote sus resultados en la secci贸n Informe de Laboratorio.

22

Informe de Laboratorio Experiencia C03: Calor de fusión del hielo

IDEAS PREVIAS

En términos de transmisión de energía, ¿cómo pasa el agua de estado sólido (hielo) a su estado líquido? ¿Requiere energía este cambio de estado? ¿Tiene lugar a distintas temperaturas o siempre a la misma?

Tabla de Datos: Calor de fusión Temperatura inicial del agua, T1 (ºC) Temperatura final del agua, T2 (ºC) Cambio de la temperatura del agua, ∆T (ºC) Volumen final del agua, V2, (mL) Volumen inicial del agua, V1, (mL) Volumen fundido, (mL)

Masa de agua fundida

g

Calor liberado al enfriar el agua (Q = cp•m•∆ ∆T)

J

Calor de fusión del hielo

J/g

Calor de fusión determinado

J/g

Porcentaje de diferencia

%

23

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

¿Qué porcentaje de error calcula para el Calor de fusión?.

2.

¿Cuál es su porcentaje de error del valor molar del Calor de fusión?

El valor determinado del Calor de fusión del hielo es 6.01 kJ/mol.

24

Experiencia C04: Calor de vaporización de un líquido Sensor de temperatura

Tema Cambios de estado

DataStudio C04 Vaporization.DS

Equipo necesario Sensor de temperatura(CI-6505A) Probeta, 10 mL Ropa protectora

ScienceWorkshop (Mac) C04 Heat of Vaporization

Cant.

1 3 PS

ScienceWorkshop (Win) C04_HVAP.SWS

Reactivos y consumibles Acetona Isopropanol (o etanol) Agua destilada o desionizada

Cant.

10 mL 10 mL 10 mL

IDEAS PREVIAS

¿Cuál de estos líquidos: alcohol, acetona o agua es más eficiente a la hora de enfriar un objeto como resultado de la evaporación? ¿Hay alguna relación entre la velocidad de evaporación y el efecto refrigerante que posee un líquido? ¿Hay alguna relación entre el punto de ebullición de estos líquidos y su velocidad de evaporación?

Anote sus respuestas en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

¿Ha escuchado alguna vez que cuando una persona tiene fiebre se le dan friegas de agua o alcohol? Utilizar una esponja para dar friegas de agua o alcohol sobre la piel para bajar la fiebre a una persona es un remedio casero muy común. El agua o el alcohol están, al principio, a temperatura ambiente. Este método se basa en un principio físico elemental: la evaporación es resultado de la distribución de las velocidades moleculares de un líquido. Las moléculas más rápidas disponen de suficiente energía como para escapar a través de la tensión superficial del líquido a pesar de las fuerzas de atracción de otras moléculas. Las moléculas que permanecen redistribuyen la energía disponible chocando entre ellas. Como las moléculas más energéticas ya no están, la energía media del sistema es menor que antes y el líquido está a menor temperatura. En el caso del paciente esto tiene el efecto de reducir la temperatura del cuerpo.

Es posible que haya observado este efecto refrigerante como resultado de la evaporación en otros casos. Aquí tiene otros ejemplos: 2. Las friegas de alcohol tienen un efecto refrigerante incluso cuando se encuentra a temperatura ambiente. Las friegas de alcohol se utilizan con frecuencia para bajar la fiebre de un paciente.

25

3. La acetona, componente principal de la mayoría de los quitaesmaltes, tiene también un efecto refrigerante incluso cuando se encuentra a temperatura ambiente. La acetona es una sustancia tóxica que no debe entrar en contacto con la piel y sólo debe ser utilizada en una campana de evaporación.

4. Su propio cuerpo utiliza agua (en forma de sudor) para bajar su temperatura cuando hace calor.

¿Qué opina acerca de estos fenómenos?

RECUERDE •

Utilice ropa protectora cuando manipule los reactivos.

•

Siga las instrucciones de utilización del equipo.

•

Deseche los reactivos y disoluciones según las instrucciones.

PROCEDIMIENTO

Deje que varios líquidos se evaporen en el extremo del Sensor de temperatura y utilice el DataStudio o ScienceWorkshop para observar el cambio de la temperatura. Utilice el software para determinar la velocidad de evaporación de tres líquidos.

Sugerencia: Utilice la figura “slope” del DataStudio o “Ajuste lineal” en el ScienceWorkshop.

Compare la velocidad de evaporación de los tres líquidos.

Pre-Laboratorio

La acetona, el alcohol (alcohol isopropílico) y el agua son tres líquidos que poseen diferentes propiedades físicas y químicas. Las diferencias entre las propiedades físicas y químicas de estas sustancias las hacen útiles para propósitos particulares. Una de estas propiedades es la volatilidad. Un líquido volatil es aquel que se evapora rápidamente.

La variación de la volatilidad es una de las muchas propiedades físicas y químicas que permitan separar un líquido de otro.

Consulte bibliografía en un manual de Física y Química y encuentre los puntos de ebullición y el Calor de vaporización de estos líquidos. Prediga el efecto refrigerante de estos líquidos basándose en esta información. ¿Puede ordenar estos líquidos según su velocidad de evaporación?

Rellene esta tabla con los datos reflejados en su manual de Física y Química.

Propiedad

Acetona

Alcohol isopropílico

Agua

Masa molecular (g/mol) Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC) Calor de vaporización

26

(cal/g)

En general, contra más bajo es el Calor de vaporización y más bajo es el punto de ebullición, más volátil es el líquido.

PART I: Configuración del ordenador

1.

Conecte el interfaz del ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte la clavija DIN del Sensor de temperatura al Canal analógico A del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado: DataStudio C04 Vaporization.DS

ScienceWorkshop (Mac) C04 Heat of Vaporization

ScienceWorkshop (Win) C04_HVAP.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instruccciones en el Workbook

•

El archivo ScienceWorkshop contiene una gráfica de la temperatura frente al tiempo.

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

No se necesita calibrar el Sensor.

1.

Introduzca 10 mL de acetona, alcohol isopropílico y agua en tres probetas de 10 mL diferentes.

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS – ACETONA

El líquido y el Sensor deben estar a temperatura ambiente al comenzar la experiencia.

6.

Sitúe el Sensor de temperatura dentro de la probeta con acetona hasta que toque el fondo de la probeta. Cuando todo esté listo, comience la recogida de datos. Deje el Sensor dentro del líquido durante 10 segundos.

7.

Después de 10 segundos, retire el Sensor del líquido.

Sostenga el Sensor verticalmente. El líquido se evaporará y la evaporación durará unos 2 minutos.

27

8.

Continúe recogiendo datos hasta que parezca que el líquido se ha evaporado totalmente y finalice la recogida de datos.

9.

Enjuague y limpie el Sensor de temperatura.

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS – ALCOHOL ISOPROPILICO

10.

Repita el procedimiento pero utilizando alcohol en lugar de acetona.

11.

Enjuague y limpie el Sensor de temperatura.

PARTE IIIC: RECOGIDA DE DATOS – AGUA

12.

Repita el procedimiento pero utilizando agua en lugar de alcohol.

13.

Enjuague y limpie el Sensor de temperatura.

14.

Deseche los líquidos según las instrucciones.

28

ANÁLISIS DE DATOS

1.

Configure la gráfica de modo que muestre los datos del primer líquido (acetona).

Sugerencia: Modifique la escala de la gráfica de modo que se ajuste a los datos.

2.

Utilice la herramienta ‘slope’de la gráfica en el DataStudio o la herramienta ‘Ajuste de curva, Ajuste lineal’ del ScienceWorkshop para determinar la velocidad de enfriamiento del líquido.

Position of Smart Cursor

Y coordinate: Temp (DegC)

X coordinate: Time (sec)

Sugerencia: Un modo de determinar la velocidad de enfriamiento es comparar el cambio de la temperatura con el tiempo.

Sugerencia: Utilice la herramienta “Smart Tool” del DataStudio o el “Cursor inteligente” del ScienceWorkshop. Pinche y arrastre el cursor desde el punto inicial al punto correspondiente a la temperatura mínima.

3.

Repita el procedimiento con los otros dos líquidos: alcohol y agua.

Sugerencia: Arrastre las series de datos desde la gráfica en el DataStudio, o haga clic en el botón de menú “Datos” y seleccione “Serie #2” en el ScienceWorkshop.

Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio.

29

Informe de Laboratorio Experiencia C04: Calor de vaporización de un líquido

IDEAS PREVIAS

¿Cuál de estos líquidos: alcohol, acetona o agua, es más eficiente a la hora de enfriar un objeto como resultado de la evaporación? ¿Hay alguna relación entre la velocidad de evaporación y el efecto refrigerante de un líquido? ¿Hay alguna relación entre el punto de ebullición y la velocidad de evaporación de estos líquidos?

Tabla de Datos: Calor de vaporización - Líquido

Líquido

Pendiente (velocidad de enfriamiento)

Acetona Alcohol Agua

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

Ordene los líquidos, de menor a mayor pendiente según la gráfica de temperatura frente a tiempo.

2.

Compare el orden con los puntos de ebullición.

3.

Compare el orden con los Calores de vaporización.

4.

¿Qué relación existe entre el Calor de vaporización y la velocidad de evaporación de estos tres líquidos?

30

Experiencia C05: Evaporación y atracción intermolecular Sensor de Temperatura

Tema Cambios de estado

DataStudio C05 Evaporation.DS

Equipo necesario Sensor de temperatura (CI-6505A) Tubo de ensayo, 20 por 150 mm Ropa protectora

ScienceWorkshop (Mac) C05 Evaporation

Cant.

2 6

ScienceWorkshop (Win) C05_EVAP.SWS

Reactivos y consumibles Etanol (alcohol etílico) Metanol (alcohol metílico) 1-butanol 1-propanol n-hexano n-pentano Filtro de papel (2.5 por 2.5cm) Goma elástica, pequeña Cinta adhesiva

Cant.

10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 10 mL 6 2 1 rollo

IDEAS PREVIAS

El objetivo de esta experiencia es estudiar los cambios de temperatura causados por la evaporación de varios líquidos y relacionar los cambios de temperatura con las fuerzas de atracción existente entre las moléculas del líquido. ¿Cómo cree que será la relación entre la fuerza de atracción intermolecular de un líquido y el cambio de temperatura motivado por la evaporación del líquido?

Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La evaporación es un proceso endotérmico que se concreta en una disminución de la temperatura. Al evaporarse, las moléculas de un líquido se llevan consigo la energía térmica. El cambio de la temperatura del líquido está relacionado con intensidad de las fuerzas de atracción intermolecular.

Los alcanos y alcoholes son dos tipos de compuestos orgánicos. Los alcanos están compuestos por átomos de carbono e hidrógeno. Los dos alcanos utilizados en esta experiencia son el pentano, C5H12, y el hexano, C6H14.

Los alcoholes, además de átomos de carbono e hidrógeno, contienen el grupo funcional –OH. Los dos alcoholes utilizados en esta experiencia son el metanol, CH3OH, y el etanol, C2H5OH.

31

PRE-LABORATORIO

Complete la tabla adjunta antes de comenzar esta experiencia. Examine la estructura molecular de los alcanos y alcoholes por medio de la presencia e intensidad relativa de las fuerzas intermoleculares: el puente del hidrógeno y las fuerzas de dispersión. El nombre y la fórmula están dados para cada compuesto. Dibuje la estructura atómica de una molécula de cada compuesto y determine su masa molecular. Las fuerzas de dispersión existen entre dos moléculas cualesquiera, y generalmente aumenta a medida que aumenta la masa de la molécula. A continuación, examine cada molécula para determinar si existe un puente de hidrógeno. Para que tenga lugar un puente de hidrógeno, un átomo de hidrógeno debe enlazarse directamente con un átomo de nitrógeno, oxígeno o flúor dentro de la misma molécula. Indique en la tabla adjunta si cada molécula puede tener un enlace o puente de hidrógeno.

Tabla

Sustancia

Fórmula

etanol

C2H5OH

1-propanol

C3H7OH

1-butanol

C4H9OH

n-pentano

C5H12

metanol

CH3OH

n-hexano

C6H14

Estructura molecular

Masa Molecular

Puente de Hidrógeno (Sí o No)

RECUERDE •

Utilice ropa protectora.

•

Siga las instrucciones de utilización del equipo.

•

Deseche los reactivos y disoluciones según las instrucciones. ¡ATENCIÓN¡ Mantenga las sustancias inflamables alejadas del fuego.

32

PROCEDIMIENTO

Utilice el sensor de Temperatura para medir el cambio de temperatura de filtros de papel empapados en diferentes líquidos orgánicos. Después de medir el cambio de la temperatura para el etanol y el 1-propanol, haga una predicción del cambio de temperatura para el 1-butanol y el n-pentano. Utilice el sensor de Temperatura para comprobar su predicción. A continuación, haga una predicción del cambio de temperatura para el metanol y el n-hexano. Utilice los sensores para comprobar su predicción. Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para registrar, mostrar, y analizar los datos.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte la clavija DIN de uno de los sensores de Temperatura en el Canal Analógico A y la clavija DIN del otro sensor de Temperatura en el Canal Analógico B del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado: DataStudio

ScienceWorkshop (Mac)

ScienceWorkshop (Win)

C05 Evaporation.DS

C05 Evaporation

C05_EVAP.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.

•

El archivo ScienceWorkshop contiene dos ventanas digitales y tres ventanas de tablas de temperatura frente a tiempo.

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

No se necesita calibrar los sensores.

1.

Envuelva los extremos de los dos sensores de Temperatura (A y B) con dos trozos de filtro de papel, fije los filtros de papel con dos gomas elásticas como se muestra en el diagrama. Enrolle el filtro de papel formando un cilindro en la punta del sensor. (Sugerencia: primero ponga la goma en el sensor, enrolle el filtro de papel y deslice la goma sobre el cilindro de filtro de papel). El extremo inferior del papel debe estar alineado con el extremo del sensor.

2.

Introduzca el sensor A en el recipiente con etanol y el sensor B en el recipiente con 1-propanol. Asegúrese de no volcar los recipientes.

33

3.

Corte dos trozos de cinta adhesiva, de unos 10 cm de largo, para fijar los sensores durante la recogida de datos.

Sensores de Temperatura

Tubo de ensayo Mesa

Filtro de papel

Evaporación y atracción intermolecular

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS - Etanol y 1-propanol

1.

Deje los sensores en los líquidos al menos durante 45 segundos y comience la recogida de datos. (Sugerencia: Haga clic en ‘Start’ en DataStudio o en ‘GRAB’ en ScienceWorkshop).

2.

Observe las ventanas de información digital hasta que se estabilice la temperatura.

3.

Registre esta temperatura como valor inicial de la temperatura de cada líquido. A continuación, retire simultáneamente los sensores de los líquidos y fíjelos con cinta adhesiva de modo que los extremos de los sensores sobresalgan 5 cm del extremo de la mesa tal y como se muestra en el dibujo.

4.

Finlacie el registro de datos pasados 200 segundos.

5.

Deseche el filtro de papel según las instrucciones de su profesor.

ANÁLISIS DE DATOS – Etanol y 1 propanol

1.

Ajuste la tabla para mostrar las estadísticas de los datos de temperatura del etanol y el 1-propanol.

2.

Registre la temperatura mínima y máxima para el etanol (sensor A) y el 1propanol (sensor B). Reste la temperatura mínima a la temperatura máxima para determinar ∆T, el cambio de la temperatura durante la evaporación.

34

PARTE IIIB: FORMULE UNA HIPÓTESIS: 1-butanol y n-pentano

1.

Basándose en los cambios de temperatura del etanol y del 1-propanol y en la información del ejercicio del Pre-laboratorio, formule una hipótesis sobre el valor del cambio de temperatura correspondiente al 1-butanol. (Sugerencia: Compare la capacidad de su puente de hidrógeno y su masa molecular con los correspondientes al etanol y al 1-propanol. No es importante determinar exactamente el valor del ∆T, simplemente estimar un valor lógico mayor, menor o comprendido entre los valores de ∆T anteriores).

2.

Registre su ∆T estimado y justifique su conclusión.

3.

Formule una hipótesis para el n-pentano, registre su ∆T estimado y justifique su conclusión.

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS – 1-butanol y n-pentano

1.

Compruebe su hipótesis repitiendo el procedimiento de recogida de datos empleando 1-butanol (sensor A) y n-pentano (sensor B).

2.

Comience la recogida de datos. Registre la temperatura inicial de cada líquido. A continuación retire los sensores de los líquidos y fíjelos con cinta adhesiva de modo que sus extremos sobresalgan 5 cm del extremo de la mesa tal y como se muestra en el dibujo.

3.

Finalice el registro de datos pasados 200 segundos.

4.

Deseche el filtro de papel según las instrucciones de su profesor.

PARTE IIIC: FORMULE UNA HIPÓTESIS. metanol y n-hexano

1.

Utilizando los valores obtenidos de ∆T, formule una hipótesis sobre el valor de ∆T para el metanol y el n-hexano. Compare la capacidad de su puente de hidrógeno y la masa molecular del metanol y el n-hexano con los valores obtenidos previamente para los otros líquidos.

2.

Registre el valor estimado del ∆T y justifique su conclusión.

3.

Compruebe su hipótesis repitiendo el procedimiento de recogida de datos utilizando metanol (sensor A) y n-hexano (sensor B).

35

PARTE IIIC: RECOGIDA DE DATOS. metanol y n-hexano

1.

Compruebe su hipótesis repitiendo el procedimiento de recogida de datos utilizando 1-butanol (sensor A) y n-pentano (sensor B).

2.

Comience la recogida de datos. Registre la temperatura inicial de cada líquido. A continuación, retire los sensores de los líquidos y fíjelos con cinta adhesiva de modo que sobresalgan 5 cm del extremo de la mesa tal y como se muestra en el dibujo.

3.

Realice el registro de datos pasados 200 segundos.

4.

Deseche el filtro de papel según las instrucciones de su profesor.

ANÁLISIS DE DATOS

Complete la tabla de datos y conteste las preguntas de la sección Informe de Laboratorio.

36

Informe de Laboratorio Experiencia C05: Evaporación y atracción intermolecular

IDEAS PREVIAS

¿Cómo cree que será la relación entre la fuerza de atracción intermolecular de un líquido y el cambio de temperatura motivado por la evaporación del líquido?

Tabla de Datos: Evaporación

Sustancia

T2 (°C)

T1 (°C)

∆T (T2–T1) (°C)

etanol Estimación ∆T (°C)

1-propanol

Justificación

1-butanol

n-pentano

metanol

n-hexano

•

A modo de referencia se dan los siguientes datos:

Sustancia

T2 (°C)

T1 (°C)

∆T (T2–T1) (°C)

etanol

25.1

12.9

12.2

1-propanol

25.8

19.3

6.5

1-butanol

26.0

20.7

5.3

n-pentano

24.6

4.0

20.6

Metanol

23.9

5.6

18.3

37

n-hexano

24.2

8.9

15.3 CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

El n-pentano y el 1-butanol tienen casi la misma masa molecular, pero valores de ∆T totalmente distintos. Basándose en sus fuerzas intermoleculares, explique la diferencia de ∆T de estas sustancias.

2.

¿Cuál de los alcoholes estudiados posee las fuerzas de atracción intermolecular más intensa? ¿Cuál tiene las fuerzas de atracción intermolecular menos intensas?

Justifique su respuesta basándose en los resultados obtenidos.

3.

¿Cuál de los alcanos estudiados tiene las fuerzas de atracción intermolecular más intensas? ¿Cuál tiene las fuerzas de atracción intermolecular menos intensas?

Justifique su respuesta basándose en los resultados obtenidos.

4.

Dibuje una gráfica de los valores de ∆T frente a la masa molecular respectiva de los cuatro alcoholes estudiados. ¿Qué relación hay entre masa molecular y ∆T?

38

Experiencia C06: Determinación de la presión del vapor de un compuesto Sensor de Presión, Sensor de Temperatura

Tema Cambios de estado

DataStudio C06 Vapor Pressure.DS

Equipo necesario Sensor de Presión (CI-6532A) Sensor de Temperatura (CI-6505A) Recipiente, 400 mL Conector, tapón de goma (con sensor) Conector de ajuste rápido (con sensor) Matraz, 250 mL Probeta Calentador Tapón de goma, con dos agujeros

ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) C06 Determine Vapor Pressure C06_VAPO.SWS

Cant.

1 1 2 1 1 1 1 1 1

Equipo necesario Termómetro (SE-9084) Tubo de plástico (con sensor) Ropa protectora

Cant.

1 1

Reactivos y consumibles Acetona Etanol Glicerina Agua

Cant.

10 mL 10 mL 1 mL 1L

IDEAS PREVIAS

¿Cómo varía la presión de vapor de un líquido puro a medida que varía la temperatura del líquido? ¿Tiene algún efecto sobre la velocidad de variación de la presión de vapor, la clase de líquido?

FUNDAMENTO TEÓRICO

La mayor parte de las sustancias tienen puntos de condensación y ebullición característicos a una presión determinada. Si la temperatura del entorno es mayor que la temperatura de la sustancia, el entorno transmite energía térmica a las moléculas que componen la sustancia. La energía térmica hace que las moléculas giren, vibren y se desplacen. Las fuerzas intermoleculares de atracción que mantienen juntas las moléculas de una sustancia son forzadas por cualquier incremento en el movimiento de las moléculas. Las fuerzas de atracción intermolecular más fuertes son más difíciles de romper y requieren una mayor temperatura para producir movimiento molecular.

39

A mayor temperatura de un líquido, mayor energía cinética media de las moléculas.

Cuando las moléculas de materia sólida absorben suficiente energía, la sustancia se licúa y se transforma en líquido. Cuando la materia líquida absorbe suficiente energía, las moléculas se mueven Fuerza intermolecular de atracción con suficiente (Puente de hidrógeno) velocidad como para separarse y escapar H H H como vapor o en estado H gaseoso.

H C O C H C O C A medida que más y H más moléculas pasan H H H H de estado líquido H a estado gaseoso, la presión Fuerza intermolecular de atracción (Enlace químico) que ejercen aumenta en un sistema cerrado. Esta es la presión de vapor de un líquido. La presión de vapor de todos los líquidos está directamente relacionada con la temperatura del líquido.

RECUERDE •

Utilice ropa protectora.

•

Siga las instrucciones de utilización del equipo.

•

Deseche los reactivos y disoluciones según las instrucciones. ¡ATENCIÓN! Mantenga las sustancias inflamables alejadas del fuego.

PROCEDIMIENTO

Utilice el sensor de Presión para medir la presión de vapor de un líquido en el interior de un matraz. Utilice el sensor de Temperatura para medir la temperatura del líquido.

Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para registrar y presentar los datos.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Conecte el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y luego el ordenador.

2.

Conecte la clavija DIN del sensor de Temperatura en el Canal Analógico A del interfaz. Conecte la clavija DIN del sensor de Temperatura en el Canal Analógico B del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado:

40

DataStudio C06 Vapor Pressure.DS

ScienceWorkshop (Mac) C06 Determine Vapor Pressure

ScienceWorkshop (Win) C06_VAPO.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.

•

El archivo ScienceWorkshop contiene una gráfica de temperatura frente a tiempo y una gráfica de presión frente a tiempo.

•

La recogida de datos está fijada en diez medidas por segundo (10 Hz).

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

No se necesita calibrar los sensores.

Prepare dos baños María

1.

Prepare un baño María frío. Llene por la mitad un recipiente con agua fría.

2.

Prepare un baño María caliente. Llene por la mitad un recipiente con agua y coloque el recipiente sobre el calentador. Caliente este baño María hasta los 60ºC. Utilice el termómetro para controlar la temperatura mientras prepara el resto del equipo.

Montaje del Equipo

1.

Vierta una gota de glicerina en el extremo estrecho del conector de ajuste rápido e introduzca este extremo en uno de los extremos del tubo de plástico.

2.

Vierta una gota de glicerina en el extremo estrecho del conector e introduzca este extremo en el extremo libre del tubo de plástico.

Acoplamiento Quick-release rápido Coupling

2.

Plastic Tubing Tubo de plástico

Connector (640-030)

Vierta una gota de glicerina en el otro extremo del conector e introdúzcalo en uno de los agujeros del tapón de goma.

CONNECTOR (640-030)

Tapón

RUBBER STOPPER

3.

Vierta una gota de glicerina en el otro agujero del tapón de goma. Introduzca el sensor de Temperatura por el agujero del tapón.

NOTA: No ponga el tapón en el matraz todavía.

5.

Vierta 10 mL de acetona en el matraz. Introduzca el matraz en el baño María caliente.

41

6.

Deje el matraz en el baño María caliente durante cuatro minutos para que la acetona comience a evaporarse y se elimine el aire del matraz.

PARTE IIIA: RECOGIDA DE DATOS - Acetona

1.

Coloque el tapón de goma de dos agujeros en el matraz con acetona cerrando fuertemente. Introduzca el sensor de Temperatura por el agujero del tapón hasta que toque el líquido.

2.

Alinee el conector de ajuste rápido y el tubo de plástico con el puerto del sensor de Presión. Introduzca el conector en el puerto del sensor y gire el conector hacia la derecha hasta que se ajuste con un clic (aproximadamente un octavo de vuelta).

Sensor Pressure port Tubing

Quick release connector

3.

Retire el matraz del baño María.

4.

Comience la recogida de datos. (Sugerencia: En DataStudio, haga clic en ‘Start’ (

5.

). En ScienceWorkshop, haga clic en ‘GRABAR’ (

)).

Observe el cambio de temperatura y presión a medida que se enfría el matraz. ¿Cómo serán la gráfica de temperatura frente a tiempo y la gráfica de presión frente a tiempo?

6.

Pasados cuatro minutos introduzca el matraz en el baño María frío.

7.

Continúe la recogida de datos hasta que la temperatura alcance unos 30ºC. (Sugerencia: Haga clic en ‘Alto’ para finalizar la recogida de datos).

8.

Retire con cuidado el tapón del matraz para que entre aire.

9.

Deseche la acetona restante por el desagüe con gran cantidad de agua. Limpie y seque el matraz.

42

PARTE IIIB: RECOGIDA DE DATOS - Etanol

1.

Caliente el baño María hasta los 75ºC.

2.

Vierta 10 mL de etanol en el matraz. Introduzca el matraz en el baño María caliente.

3.

Deje el matraz en el baño María caliente durante cuatro minutos para que el etanol comience a evaporarse y se elimine el aire del matraz.

4.

Coloque el tapón de goma de dos agujeros en el matraz con etanol, cerrando fuertemente. Introduzca el sensor de temperatura por el agujero del tapón hasta que toque el líquido.

5.

Repita el procedimiento de recogida de datos con el etanol.

Compare las gráficas del etanol con las gráficas de la acetona.

ANÁLISIS DE DATOS

1.

Ajuste la gráfica a los datos de la acetona y el etanol.

•

(Sugerencia: Ajuste la escala de la gráfica si es necesario).

2.

Utilice la gráfica para determinar la relación entre presión y temperatura de los dos líquidos.

•

(Sugerencia: En ScienceWorkshop, cambie la gráfica para que muestre los datos de presión en el eje vertical y los datos de temperatura en el eje horizontal).

•

Haga clic en el botón de menú “Input” ( temperatura de la gráfica.

•

Seleccione “Delete Input” en el menú ‘Input’ de la curva de temperatura.

•

Haga clic en el botón de menú “Input” ( gráfica.

•

Seleccione “Analog A, Temp” en el menú ‘Input’ del eje horizontal.

) para el eje vertical de la curva de

) para el eje horizontal de la

43

44

•

(Haga clic en el botón “Autoscale” ( datos si es necesario).

) para ajustar la escala de la gráfica a los

Pressure

Temperature

Utilice sus observaciones para contestar las preguntas de la sección Informe de Laboratorio.

45

Informe de Laboratorio Experiencia C06: Determinación de la presión del vapor de un compuesto

IDEAS PREVIAS

¿Cómo varía la presión de vapor de un líquido puro a medida que varía la temperatura del líquido? ¿Tiene algún efecto sobre la velocidad de variación de la presión de vapor, la clase de líquido?

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

¿Qué relación existe entre la presión del vapor de la acetona y la temperatura del líquido?

2.

¿Es lineal la relación? Justifique su respuesta.

3.

¿Qué relación existe entre la presión del vapor del etanol y la temperatura del líquido?

4.

¿Es igual la relación entre acetona y temperatura, y etanol y temperatura? ¿En qué se diferencian?

5.

¿Cuál cree que tiene el mayor punto de ebullición, la acetona o el etanol?

Justifique su respuesta.

6.

Basándose en los datos obtenidos, ¿cuál de los líquidos tiene mayor fuerza de atracción intermolecular? Justifique su respuesta.

7.

Utilizando lo aprendido en esta experiencia, dibuje la gráfica de presión frente a temperatura del metanol, agua y metano.

46

Experiencia C07: Ley de Boyle – Relación entre Presión y Volumen en los gases Sensor de Presión

Tema Gas laws

DataStudio C07 Boyle’s Law.DS

Equipo necesario Sensor de presión (CI-6532) Conector de ajuste rápido (con sensor) Jeringuilla (con sensor) Tubos (con sensor)

ScienceWorkshop (Mac) C07 Boyle’s Law Cant.

1 1 1 1

ScienceWorkshop (Win) C07_BOYL.SWS

Reactivos y consumibles Glicerina

Cant.

1 mL

IDEAS PREVIAS

¿Qué ocurre con la presión en el interior de un recipiente con aire si se varía su volumen mientras la temperatura permanece constante?

Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La Ley de Boyle establece que la presión de un gas en el interior de un recipiente está directamente relacionada con el volumen del gas. En otras palabras, a medida que cambia el volumen, cambia la presión. Para una cantidad determinada de gas a una temperatura determinada, la presión del gas es inversamente proporcional al volumen. Una forma de comprobarlo consiste en dibujar la gráfica de la inversa del volumen del gas frente a la presión del gas.

RECUERDE •

Utilice ropa protectora.

•

Siga las instrucciones de utilización del equipo.

•

Deseche los reactivos y disoluciones según las instrucciones.

47

PROCEDIMIENTO

Utilice el sensor de Presión para medir la variación de la presión del aire contenido en una jeringuilla a medida que se varía el volumen de aire en su interior. Utilice DataStudio o ScienceWorkshop para registrar y analizar los datos.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Sc

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

ien

ce

Wo

r ks

ho

p™

DA TA

LO

GG

ING IN

ST

2.

3.

Conecte la clavija DIN del sensor de Presión en el Canal Analógico A del interfaz.

NS

A

scieSC terfa ce ntifi O c

APN AA scieSLO C ntifi GOCH c AN

NE

LS

S Wo cien rksh ce op™

Abra el archivo titulado: DataStudio C07 Boyle’s Law.DS

300

Inte

rfa

ScienceWorkshop (Mac) C07 Boyle’s Law

RU C

TIO

500 P In

ce

ScienceWorkshop (Win) C07_BOYL.SWS

•

El archivo ScienceWorkshop contiene una ventana de información digital de la presión, una ventana gráfica del volumen e inversa del volumen frente a presión, y una tabla de presión, volumen e inversa de volumen.

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.

•

El registro de datos está fijado en una medida por segundo. Utilice el teclado para introducir los datos del volumen del aire del interior de la jeringuilla (en mL).

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

No se necesita calibrar el sensor.

1.

Vierta una gota de glicerina en el extremo estrecho del conector. Introduzca el extremo del conector en uno de los extremos del pequeño tubo de plástico (de unos 2.5 cm) que se incluye con el sensor de Presión.

2.

Vierta una gota de glicerina en la punta de la jeringuilla. Introduzca la punta de la jeringuilla en el otro extremo del tubo de plástico.

48

3.

Alinee el conector con el sensor de Presión. Introduzca el conector en el puerto del sensor de Presión y gire el conector a la derecha hasta que se ajuste con un clic (aproximadamente un octavo de vuelta).

4.

Compruebe que la jeringuilla y el sensor de Presión están herméticos, ajustando el volumen de aire entre 20 mL y 10mL. Debería ser más dificil empujar a medida que el volumen disminuye.

5.

Ajuste el volumen de aire en la jeringuilla hasta 20 mL. (Nota: Para fijar la posición inicial del pistón de la jeringuilla, desconecte el conector del sensor, desplace el pistón a la posición inicial (20 mL) y vuelva a conectar el conector al sensor).

49

PARTE III: RECOGIDA DE DATOS (DataStudio)

•

En DataStudio, la tabla muestra los valores correspondientes al volumen de aire en el interior de la jeringuilla (p.ej. 20, 18, 16, etc).

1.

Cuando todo esté listo, comience la recogida de datos (sugerencia: en DataStudio, haga clic en ‘Start’).

•

En DataStudio, el botón ‘Start’ cambiará a ‘Keep’ ( ) y la tabla mostrará el valor de la presión junto al primer volumen (20 mL).

2.

Haga clic en ‘Keep’ para registrar la presión.

•

La tabla mostrará el siguiente valor del volumen (18 mL).

3.

Desplace el pistón hasta la marca de 18 mL y haga clic en ‘Keep’ para registrar la presión.

4.

Continúe desplazando el pistón hasta cada nueva posición y haga clic en ‘Keep’ para registrar la presión correspondiente.

50

5.

Después de registrar la presión correspondiente al último volumen, haga clic en ‘Stop’ (

6.

) para finalizar la recogida de datos.

Si tiene tiempo, repita el procedimiento.

PARTE III: RECOGIDA DE DATOS (ScienceWorkshop)

1.

En ScienceWorkshop, haga clic en ‘GRAB’ para comenzar la recogida de datos.

•

Se abrirá la ventana “Muestreo por teclado”.

2.

Cuando se estabilice la lectura de la presión, escriba “20” como valor del volumen en la jeringuilla y haga clic en ‘Intro’ para registrar la presión.

3.

Reduzca el volumen a 18 mL. Escriba “18” como valor del volumen y haga clic en ‘Intro’. (Nota: ScienceWorkshop le sugerirá un tercer valor de volumen basándose en el valor de los dos volúmenes anteriores).

4.

Continúe reduciendo el volumen de 2 mL en 2 mL, comprobando la presión e introduciendo los nuevos volúmenes hasta llegar a los 10 mL.

5.

Después de introducir el último valor del volumen, haga clic en “Parar muestreo” para finalizar la recogida de datos.

6.

Si tiene tiempo, repita el procedimiento.

ANÁLISIS DE DATOS

1.

Ajuste la gráfica de modo que pueda examinar la gráfica de volumen frente a presión al mismo tiempo que la gráfica de la inversa de volumen frente a presión.

2.

Ajuste la tabla de modo que pueda examinar los valores de presión, volumen e inversa de volumen.

Utilice los datos para responder las preguntas del Informe de Laboratorio.

51

Informe de Laboratorio Experiencia C07: Ley de Boyle

IDEAS PREVIAS

¿Qué ocurre con la presión en el interior de un recipiente con aire si se varía su volumen de aire, mientras la temperatura permanece constante?

CONCLUSIONES Y APLICACIONES

1.

Basándose en los datos obtenidos, ¿son la presión y el volumen directa o inversamente proporcionales?¿Se ajusta esto a la Ley de Boyle?

2.

¿Qué ocurrió con la presión cuando el volumen cambió de 20 mL a 10 mL?

3.

¿Qué posibles fuentes de error o limitaciones existen en esta experiencia? Por cada posible fuente de error, determine el efecto que pudiera tener sobre los resultados.

52

Experiencia C08: Relación entre Volumen y Temperatura de los Gases Sensor de Temperatura DataStudio C08 Charles’ Law.DS

Tema Gases

ScienceWorkshop (Mac) C08 Charles’ Law

Equipo necesario Sensor de temperatura (CI-6505A) Recipiente resistente al calor, 1000 mL Probeta, 100 mL Motor de calor/Gas Law Apparatus Calentador eléctrico

Cant.

1 1 1 1 1

ScienceWorkshop (Win) C08_CHAR.SWS

Equipo necesario Tenazas Ropa protectora Reactivos y consumibles Glicerina Agua

Cant.

1 Cant.

1 mL 750 mL

IDEAS PREVIAS

¿Qué relación existe entre el volumen de un gas y su temperatura?

Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

La Ley de Charles establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta (Kelvin), siempre que el resto de factores como la presión permanecen constantes. Si estos dos parámetros son directamente proporcionales, la gráfica de volumen (V) frente a temperatura (T) es una línea recta. En el caso de un gas ideal, si esta línea se extrapola a valores de temperatura en los cuales la sustancia ya no es un gas, la intersección de la línea con el eje de temperatura corresponde siempre al Cero Absoluto y a un volumen igual a cero.

RECUERDE •

Utilice siempre ropa protectora.

•

Siga las instrucciones de utilización del equipo.

•

Tenga mucha precaución al utilizar el quemador o el calentador eléctrico para calentar agua.

53

PROCEDIMIENTO

Utilice el Sensor de temperatura para medir la temperatura de un baño María. Utilice el cilindro del motor de calor para medir el cambio del volumen del gas contenido en un recipiente metálico sumergido en un baño María. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar los valores de temperatura y volumen, mostrar y analizar los datos.

PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR

1.

Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador.

2.

Conecte la clavija DIN del Sensor de temperatura al Canal analógico A del interfaz.

3.

Abra el archivo titulado: DataStudio C08 Charles’ Law.DS

ScienceWorkshop (Mac) C08 Charles’ Law

ScienceWorkshop (Win) C08_CHAR.SWS

•

El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook

•

El archivo ScienceWorkshop contiene información numérica, una tabla y una gráfica de temperatura frente a tiempo.

•

La recogida de datos está fijada en una medida por segundo. Se pueden utilizar los valores por defecto del volumen de la tabla de DataStudio o de ‘Teclado de

muestreo’ en ScienceWorkshop empleando: Parámetro = Volumen y Unidades = mm.

54

•

Los números ‘Default Data’ bajo ‘Volume’ en la tabla de DataStudio reflejan la

posición del pistón del motor de calor.

55

PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO

•

No se necesita calibrar el Sensor.

1.

Llene de agua las ¾ partes de un recipiente de 1000 mL. Introduzca el Sensor de temperatura en el agua. Sitúe el recipiente sobre el calentador eléctrico, pero no caliente el agua todavía.

2.

Prepare el motor de calor. Fije el tubo al Sensor de presión con una abrazadera.

Sitúe el motor de calor sobre un lado de modo que el cilindro esté horizontal.

Ponga el pistón en la marca correspondiente a cero mm.

3.

Prepare los tubos que conectan el motor de calor al recipiente metálico. Se necesitará un conector de ajuste rápido, un conector, Conector de Tubo de plástico un tubo de plástico de unos 30 cm y ajuste rápido glicerina. Vierta una gota de glicerina en el extremo alargado del conector de ajuste rápido e insértelo en uno de los extremos del tubo de plástico. Vierta una gota de glicerina en el extremo alargado del conector e introdúzcalo en el otro extremo del tubo de plástico.

4.

Prepare el recipiente metálico. Se necesitará un tapón agujereado.

Vierta una gota de glicerina en el extremo del conector e insértelo en el tapón. Tapone el recipiente metálico con el tapón.

Conector (640-030)

CONECTOR (640-030)

TAPÓN DE GOMA

Tubo de plástico Recipiente Pistón Recipiente metálico Motor de calor

Calentador

5.

Conecte el conector de ajuste rápido a la conexión situada en la base del motor de calor.

6.

Introduzca el recipiente metálico en el recipiente con agua.

7.

Encienda el calentador eléctrico para calentar el agua.

56

PARTE III: RECOGIDA DE DATOS

1.

Comience la recogida de datos. En el DataStudio, el botón ‘Start’ cambiará a un botón ‘Keep’

.

NOTA: Las instrucciones de ScienceWorkshop se encuentran en el Apéndice de esta actividad.

2.

Haga clic en ‘Keep’ para registrar el valor de la temperatura cuando el cilindro se encuentra en la marca de 0 mm.

•

El primer valor de la temperatura aparecerá en la tabla junto a “0” en la columna correspondiente a volumen.

•

Remueva el agua del recipiente con el Sensor de temperatura.

3.

Observe el pistón. Cuando alcance la marca de 1 mm, haga clic en ‘Keep’ para registrar el valor de la temperatura.

•

Continúe removiendo el agua con el Sensor de temperatura durante toda la recogida de datos.

4.

Cuando el pistón alcance la marca de 2 mm, haga clic en ‘Keep’ para registrar el valor de la temperatura.

5.

Repita este procedimiento en cada marca hasta que el pistón alcance la marca de 5 mm y se tengan registrados 5 puntos. No sobrepase los 95 ºC. Cuando termine, pare la recogida de datos.

ANÁLISIS DE DATOS

Determine la relación entre volumen y temperatura.

1.

En la gráfica de volumen frente a temperatura, ajuste la gráfica a los datos.

2.

Utilice las herramientas de análisis de la gráfica para determinar si la gráfica de volumen frente a temperatura es o no lineal.

•

Sugerencia: En el DataStudio, utilice Curve Fit ->Linear Fit.

•

Sugerencia: En el ScienceWorkshop, utilice Estadísticas ->Ajuste de curva >Ajuste lineal.

Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio.

57

Informe de Laboratorio Experiencia C08: Relación entre Volumen y Temperatura de los Gases

IDEAS PREVIAS

¿Qué relación existe entre el volumen de un gas y su temperatura?

CONCLUSIÓN

¿Se ajustan sus datos a la Ley de Charles?

OPCIONAL

•

Mida el volumen del recipiente metálico. En primer lugar llene el recipiente hasta el borde de agua. Sostenga el recipiente metálico sobre un recipiente y vuelva a colocar el tapón en el recipiente metálico. (NOTA: Al colocar el tapón rebosará algo de agua). Retire cuidadosamente el tapón y vierta el contenido en un recipiente graduado. Mida el volumen del tubo de plástico conectado al recipiente metálico y al motor de calor. Vierta agua en el interior del tubo hasta llenarlo completamente. A continuación vierta el contenido del tubo en el recipiente graduado.

•

Registre el volumen del agua contenida en el recipiente graduado como volumen total del recipiente metálico y tubo de plástico.

Volume of can + tubing = __________ mL

Calcule el valor del Cero Absoluto basándose en sus datos.

•

Para determinar el valor del Cero Absoluto, dibuje la gráfica de volumen frente a temperatura.

•

Sugerencia: Utilice la calculadora del software para determinar el volumen total.

Recuerde que el volumen de un cilindro es igual al área de su base multiplicada por su altura. El área correspondiente al pistón del motor de calor es igual a 8,29 cm″.

•

Sugerencia: La altura corresponde a la posición del pistón. Pase la posición del pistón de milímetros a centímetros.

•

Sugerencia: El valor del Cero Absoluto corresponde a la temperatura donde la línea intersecciona el eje X.

58

DATOS Valor experimental del Cero Absoluto (ºC)

APÉNDICE (ScienceWorkshop)

1.

Cuando todo esté listo comience la recogida de datos. En el ScienceWorkshop, se abrirá la ventana ‘Teclado de Muestreo’.

Ajuste su posición en la pantalla de modo que también se pueda ver la información numérica de la temperatura.

2.

Remueva el agua contenida en el recipiente con el Sensor.

3.

Dado que el pistón se encuentra en la marca de “0” mm, escriba ‘0’ y haga clic en ‘Enter’ en la ventana ‘Teclado de Muestreo’.

4.

Observe el pistón. Cuando alcance la marca de 1 mm, escriba ‘1’ y haga clic en el botón ‘Enter’ en la ventana ‘Teclado de Muestreo’.

5.

Continúe removiendo el agua con el Sensor durante la recogida de datos.

6.

Cuando el pistón alcance la marca de 2 mm, escriba ‘2’ y haga clic en el botón ‘Enter’ en la ventana ‘Teclado de Muestreo’.

7.

Repita el procedimiento de recogida de datos hasta que tenga al menos 5 puntos.

No sobrepase los 95ºC. Cuando termine, haga clic en el botón ‘Parar Muestreo’ para parar la recogida de datos.

Realizar un Cálculo (ScienceWorkshop)

1.

Haga clic en el icono de la Calculadora o seleccione la ventana ‘alculadora’ en el menú del experimento.

2.

Cree una fórmula para el volumen total. En primer lugar, haga clic en el menú ‘Input’ y seleccione “Volumen (mm)”.

3.

Utilice el cursor para hacer clic en el botón ‘Dividir’ ( ) en el teclado de la calculadora. A continuación, escriba ‘10’ (para pasar de milímetros a centímetros).

4.

Utilice el cursor para hacer clic en el botón ‘Multiplicar’ ( ) en el teclado de la calculadora. A continuación, escriba ‘8,29’ (el área de la base del pistón en cm″).

5.

Utilice el cursor para hacer clic en el botón ‘Sumar’ ( calculadora.

) en el teclado de la

59

6.

Introduzca el nombre del cálculo, siglas y unidades como se indica. Finalmente haga clic en el botón ‘Igual’ ( calculadora.

) en la

7.

Ahora ya dispone de una fórmula para determinar el volumen total de aire. Su fórmula debe tener sus datos de volumen del recipiente metálico y el tubo de plástico.

8.

Ajuste la gráfica para que muestre el ‘Volumen Total’ en el eje vertical. Haga clic en el botón de menú “Plot Input” y seleccione el volumen total para el eje vertical.

9.

Haga clic en las etiquetas de los ejes para ajustar los valores máximo y mínimo de los ejes vertical y horizontal.

10.

Para el eje vertical establezca un mínimo de ‘0’ y para el eje horizontal elija un valor ligeramente superior al volumen más grande.

11.

Para el eje horizontal comience con –400 y 100. Más tarde podrá ajustar los valores cuando conozca dónde intersecciona el eje de temperatura la línea de la gráfica de volumen frente a temperatura.

12.

Para determinar el Cero Absoluto, encuentre el punto del eje horizontal donde la línea de “mejor ajuste” del ajuste lineal intersecciona con el eje horizontal de temperatura.

13.

Si es necesario, también puede cambiar el valor mínimo para ese eje o hacer clic en el botón ‘Zoom -’ en la esquina inferior derecha (

14.

).

Haga clic en el botón ‘Cursor Inteligente’ ( ). Desplace el cursor hasta el punto donde la línea de volumen frente a temperatura intersecciona el eje de temperatura. Esta temperatura que corresponde a un volumen igual a cero corresponde al valor experimental del Cero Absoluto. Registre el valor experimental del Cero Absoluto.

60

Experiencia C09: Ley de los Gases Ideales Sensor de Presión, Sensor de Temperatura

Tema Gases

DataStudio C09 Ideal Gas Law.DS

ScienceWorkshop (Mac) (Ver apéndice)

Equipo necesario Sensor de Presión (CI-6532A) Sensor de Temperatura (CI-6505A) Base y soporte (ME-9355) Recipiente, 1 L Abrazadera y bureta (SE-9446) Conector, tapón de goma (con sensor) Conector de ajuste rápido (con sensor) Matraz Erlenmeyer, 125 mL Calentador (o baño María)

Cant.

1 1 1 4 1 1 1 1 1

ScienceWorkshop (Win) (Ver apéndice)

Equipo necesario Tapón de goma agujereado Tenazas Tubo de plástico (con sensor) Ropa protectora

Cant.

1 1 1

Reactivos y consumibles Glicerina Hielo picado Agua

Cant.

1 mL 1L 3L

IDEAS PREVIAS

¿Qué relación existe entre la presión de un gas y su temperatura si su volumen permanece constante, a medida que cambia la temperatura?¿Podría emplearse esta relación para determinar el valor del Cero absoluto, el límite teórico inferior de temperatura?

Anote sus respuestas en la sección Informe de Laboratorio.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Solido, líquido y gaseoso son los estados más comunes de la materia que se encuentra en este planeta. La única diferencia entre estos estados está en el de movimiento de las partículas que componen la sustancia.

La temperatura es una medida del movimiento relativo de las partículas que componen una sustancia dado que la temperatura es la medida de la energía cinética media de las partículas. A cualquier temperatura específica la energía cinética total es constante. Las partículas con mayor energía cinética tienden a chocar frecuentemente y a separarse. Las fuerzas

61

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