L'ebollizione

Ponendo un recipiente contenente un liquido su una piastra riscaldante, si ha una prima fase in cui la temperatura si innalza e il liquido passa allo stato aeriforme per evaporazione.

Raggiunta una determinata temperatura ha inizio un diverso processo di vaporizzazione, definito ebollizione, durante il quale la temperatura si mantiene costante fino a quando tutto il liquido non si sia trasformato in vapore.

Per l’acqua distillata, la temperatura di ebollizione a pressione normale (cioè a livello del mare) è di 100 °C.

Potrai studiare questo fenomeno eseguendo la seguente esperienza.

[materiale occorrente] [predisposizione e acquisizione] [domande]

Materiale occorrente

piastra riscaldante
bicchiere 400 cc
base a treppiede
2 aste metalliche 25 cm
2 morsetti
1 sensore di temperatura
acqua distillata
cloruro di sodio
calcolatrice grafica TI-89
interfaccia CBL2

 

Predisposizione e acquisizione

1

Introduci nel bicchiere 300 cc di acqua distillata e ponilo sulla piastra riscaldante. Nella base a treppiede infila un’asta metallica e stringi l’apposito volantino. Mediante un morsetto, fissa all’asta verticale l’altra asta in posizione orizzontale; a questa, mediante il secondo morsetto, fissa il sensore di temperatura. Fai in modo che la punta del sensore si venga a trovare a metà dell’acqua.


 

2

Avvia il programma PHYSICS e quando compare il MENU PRINCIPALE,

  • seleziona PREDISP. SONDE.
  • Nel menu NUMERO DI SONDE, premi il tasto 1: UNO,
  • in quanto dovrai utilizzare un solo sensore di temperatura.
  • Nel menu SCELTA SONDE, seleziona 6: TEMPERATURA,
  • poi collega il sensore alla porta CH 1 dell’interfaccia.

Nel MENU PRINCIPALE, seleziona GRAFICO VS TEMPO e imposta i seguenti parametri

  • intervallo tra campionamenti: 1s;
  • campionamenti: 500.

Alla domanda QUANDO TRACCIO? rispondi premendo il tasto 2: DURANTE ACQUISIZIONE e disponi per le seguenti opzioni: Ymin = 50 °C ; Ymax = 110 °C ; Yscl = 1.

 

3

Accesa la piastra, attendi che la temperatura abbia raggiunto i 40-50 °C e poi dai subito inizio all’acquisizione premendo il tasto ENTER. Al termine dell’esperimento otterrai due grafici come quelli mostrati in figura.

 
4

Ripeti la prova precedente utilizzando acqua nella quale avrai in precedenza sciolto due o tre cucchiai di cloruro di sodio (sale da cucina). Otterrai un grafico come quello di figura.

 

Domande

  1. Osservando il valore della temperatura di ebollizione, ritieni che l’esperimento, di cui è riportato il grafico, sia stato eseguito a livello del mare?
  2. Che effetto ha avuto l'energia trasferita dalla piastra al liquido prima dell’ebollizione?
  3. Dove è finita l'energia fornita all’acqua nel periodo in cui la temperatura si è mantenuta costante?
  4. Che cosa si intende per calore latente di ebollizione?
  5. Per quale motivo la temperatura di ebollizione è più elevata?
  6. Quale è l'effetto del sale disciolto nell’acqua?
  7. Da che cosa dipende l’innalzamento ebullioscopico?
  8. Durante l’ebollizione di una soluzione acquosa, come varia la concentrazione?
  9. Per quale motivo in questo caso durante l’ebollizione, la temperatura non si mantiene rigorosamente costante?
  10. Per quale motivo in alta montagna si rischia di "scuocere" gli spaghetti?