Nicole Zocchi
Classe 4° G
Laboratorio di fisica
26/02/2011
• Materiale utilizzato
• Premessa teorica
• Montaggio dell’ esperienza
• Dati e loro elaborazione
• Conclusioni
• Pattina di plastica per evitare
possibili scottature causate
dal vetro caldo
• Treppiede metallico con
reticella rompi fiamma
• Cronometro
• Fornelletto ad alcool
• 2 becher
• Acqua
• Fiammiferi per accendere il
fornelletto
• Agitatore di vetro
• Treppiede dotato di pinza per
provetta
• Provetta contenente un
termometro e acido stearico
La TERMODINAMICA
è lo studio della dinamica dei sistemi complessi, ovvero formati da un grandissimo
numero di particelle.
L‘ACIDO STEARICO
è un acido carbossilico con formula CH3(CH2)16COOH, ovvero è un composto
organico che contiene il gruppo carbossilico o carbossile (-COOH), ovvero un gruppo
ossidrilico (-OH) legato ad un gruppo carbonilico (C=O).
A temperatura ambiente si presenta come un solido, a scaglie bianche più o meno
grandi, dall'odore rancido. Insolubile in acqua, poco solubile in alcool, solubile in
acetone ed etere.
Insieme all'acido palmitico forma la stearina utilizzata per la produzione di candele.
E’ una molecola a 18 atomi di carbonio appartenente alla categoria degli acidi grassi
saturi. Come tale, lo si ritrova - incorporato in molecole di trigliceridi - all'interno di
alimenti ricchi di grassi, sia animali, dov'è più rappresentato, che vegetali, dove
abbonda soprattutto nel burro di cacao ed in quello di karité. La sua temperatura di
fusione è tra i 53° e 59° C.
Struttura dell’acido
Stearico.
Una TRANSIZIONE DI FASE
(o passaggio di stato o
cambiamento di stato) è la
trasformazione di un sistema
termodinamico da uno stato di
aggregazione ad un altro. La
caratteristica distintiva di una
transizione di fase è il brusco
cambiamento di una o più
proprietà fisiche, in particolare
la capacità termica, alla minima
variazione di variabili
termodinamiche come la
temperatura.
La transizione di fase è l’unico
caso in cui fornendo calore ad
un corpo la temperatura
rimane costante e quindi non
aumenta.
Con STATO DELLA MATERIA
o stato di aggregazione si intende una classificazione convenzionale dello stato di
aggregazione della materia a seconda delle sue proprietà meccaniche.
Variando la temperatura oppure la pressione ( o entrambe ) , ogni elemento può mutare
il suo stato fondamentale. Aumentando la temperatura e diminuendo la pressione si
ottiene, di regola, un passaggio solido liquido gassoso. Ovviamente il percorso inverso
lo si ottiene diminuendo la temperatura ed aumentando la pressione.
Stato solido: le particelle costituenti la materia sono strettamente unite una all'altra in
modo più o meno geometricamente ordinato. Dette particelle sono dotate di energia
propria ed oscillano intorno al proprio punto di applicazione; da questo non possono,
però, muoversi in quanto sono circondate da altre particelle.
Stato liquido: le particelle hanno una energia cinetica maggiore di quella dello stato
solido, possono muoversi disordinatamente ed urtarsi tra loro. Minori rispetto allo
stato solido sono le forze coesive, tanto che nell'interfaccia un certo numero di
particelle, può sottrarsi del tutto all'attrazione delle altre, passando allo stato gassoso.
I liquidi, infatti, esistono sempre in presenza del loro gas.
Stato gassoso: le particelle si muovono in maniera caotica e le forze di coesione sono
del tutto trascurabili.
Esistono altri stati di aggregazione della materia che affronteremo successivamente.
La SOSTA TERMICA è il fenomeno per cui la
temperatura resta costante durante la transizione di fase.
• Agganciare la provetta alla pinza per
provetta (operazione
precedentemente svolta dal tecnico di
laboratorio).
• Versare nel primo becher una quantità di
acqua compresa tra 300 e 400 ml.
• Accendere con i fiammiferi il
fornelletto ad alcool e porlo
sotto il treppiede metallico.
• Porre il becher contenente
acqua sulla reticella rompi
fiamma e immergere la
provetta nel becher. L’acido
stearico, contenuto nella
provetta, deve essere
completamente immerso
nell’acqua, ma la provetta non
deve toccare il fondo del
becher.
Misurare ogni 60 secondi la
temperatura con il
cronometro .
• Contemporaneamente alla fusione
dell’acido stearico a bagnomaria,
versare 250 ml di acqua a
temperatura ambiente nel secondo
becher e successivamente verranno
versati, nel medesimo becher, 50 ml
di acqua calda contenuta nel primo
becher.
• Attendere fino a 65° C per la fusione
dell’acido stearico, per avere un
margine nel caso in cui l’acido non si
fosse fuso totalmente.
• Durante la fusione dell’acido stearico,esso si presenta
in diversi modi:
• Quando l’acido stearico fonde completamente assume una colorazione
trasparente, simile all’acqua.
• Intorno ai 65° - 70 °C, estrarre la provetta dal
becher e spegnere il fornelletto ad alcool.
• Versare 50 ml di acqua calda dal primo
becher al secondo becher con l aiuto
della pattina.
• Con l’ausilio di un agitatore
di vetro, rendere omogenea la
temperatura dell’acqua nel
secondo becher.
• Immergere la provetta,contenente l’acido stearico
fuso, nel secondo becher contenente 300 ml di
acqua e misurare la temperatura ogni 30 secondi con
il cronometro.
L’acido stearico solidifica
Tempo [s]
Fusione
dell’acido
stearico
Le celle
colorate in
giallo indicano
la sosta
termica.
0
60
120
180
240
300
360
420
480
540
600
660
720
780
840
900
960
1020
1080
1140
1200
1260
Temperatura [°C]
18
19
19
22
25
28
32
35
39
42
45
48
51
52
54
54
55
56
56
56,5
61
77
Fusione dell’acido stearico
T
e
m
90
80
p
e
r
70
60
a
t
u
r
50
40
a
30
[
20
°
C
10
]
0
0
200
400
600
800
Tempo [s]
1000
1200
1400
Tempo [s]
Solidificazione
dell’acido
stearico
Le celle colorate
in giallo indicano
la sosta termica.
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
Temperatura [°C]
72
60
56
54
53
53
52
52
51
50
50
49
47,5
46
43
43
41
38,5
36
34
33
32
31
30
Solidificazione dell’acido stearico
80
T
e
70
m
p
60
e
r
50
a
t
u
r
a
40
30
20
[
°
10
C
]
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Tempo [s]
In questi grafici si può notare il cosiddetto “pianerottolo”, ovvero la sosta
termica che è il fenomeno per cui la
temperatura resta costante durante la transizione di fase.
800
Con questo esperimento abbiamo potuto
verificare la curva di fusione e
solidificazione dell’acido stearico,
evidenziando principalmente le
transizioni di fase.