Acqua e sale

Esperimento di crioscopia

Progettare una prova di laboratorio: obiettivi, conduzione, risultati, applicazioni


Proposta di una semplice attività di laboratorio rivolta agli insegnanti delle scuole medie inferiori e superiori.

Obiettivi dell'esperimento

Comprendere che la temperatura di fusione/solidificazione di una sostanza dipende dalla sua purezza

Requisiti iniziali

Conoscenza del concetto di temperatura e di calore
Conoscenza del significato di calore latente e calore sensibile
Conoscenza della scala termometrica dei gradi Celsius
Conoscenza degli stati della materia e dei relativi cambiamenti di stato, con particolare riferimento all’acqua
Conoscenza del concetto di soluzione acquosa

Strumenti occorrenti

Un bicchiere contenente ghiaccio a temperatura inferiore a 0 °C.
Un bicchiere contenente una soluzione di acqua e sale da cucina (cloruro di sodio) ghiacciata e portata alla medesima temperatura del primo bicchiere (soluzione eutettica)
Due termometri
Opzionale: Una fonte di calore concentrata (termosifone, fornelletto,ecc.)

Descrizione della prova acqua e sale

Inizialmente la temperatura dei due bicchieri aumenta.
Giunti ad una determinata temperatura, inferiore a 0 °C, la temperatura del bicchiere contenente acqua e sale si stabilizza ed inizia la fusione. Tale temperatura rimane costante fino a quando il cambiamento di stato non si completa. Il bicchiere contenente solamente acqua ghiacciata, invece, continua ad aumentare la sua temperatura fino a 0 °C.
Giunti a 0 °C anche la temperatura del secondo bicchiere si stabilizza fino a quando tutto il ghiaccio non si è sciolto.

acqua sale

A sinistra la soluzione eutettica di acqua e sale. A destra acqua pura. Dalle indicazioni dei termometri si nota che la soluzione eutettica cambia di stato a circa -18 °C, mentre l'acqua a 0 °C

Conduzione dell'esperimento acqua e sale

Far notare che i due bicchieri acquistano calore dall’ambiente o dalla fonte di calore in quanto si trovano ad una temperatura inferiore ad esso.
Far osservare l’andamento delle temperature nel tempo dei due bicchieri ed in particolare che, pur acquistando calore dall’esterno, essi mantengono la loro temperatura costante durante il cambiamento di stato. Tali temperature sono diverse nei due bicchieri, però. La soluzione eutettica realizza il proprio cambiamento di stato ad una temperatura inferiore a 0 °C, dipendente dalla concentrazione di sale nell'acqua.
E' possibile condurre l'esperimento anche utilizzando più soluzioni, ciascuna con una differente concentrazione di sale disciolto nell'acqua.

Conclusioni

L'acqua ha una temperatura di fusione/solidificazione dipendente dal tipo e dalla concentrazione della sostanza disciolta in essa. Maggiore è la quantità di sostanza disciolta, minore è la temperatura a cui si realizza il cambiamento di stato.

Applicazioni

Per diminuire la temperatura di congelamento dell'acqua sulle strade viene sparso su di esse del sale.
Nei furgoni e camion frigoriferi, per conservare gli alimenti trasportati si utilizzano le piastre eutettiche, costituite da soluzioni acquose a basso punto di congelamento.

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Acqua e sale
ID pagina: 103 - S015
Data creazione: 07/02/2002
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