Direkt zum Inhalt

Versuche

Schmelzen von Naphtalin

Aufbau und Durchführung

Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Aufbau des Versuchs zum Schmelzen von Naphtalin

In disem Versuch soll Naphtalin durch ständige Wärmezufuhr geschmolzen werden und dabei der zeitliche Verlauf der Temperatur im Naphtalin registriert werden.

Zur Temperaturmessung wird ein elektrisches Thermometer verwendet, das mit einem Messwerterfassungssystem bzw. Datenlogger verbunden ist. Dieses System registriert die Temperatur und die verstrichene Zeit und zeigt sie an.

Anschließend wird das Naphtalin wieder abgekühlt indem man die Heizplatte entfernt. Dabei wird die Abkühlkurve aufgezeichnet.

 

Beobachtung

Abb. 2 Zeit-Temperatur-Diagramm beim Schmelzen von Naphtalin

Die Animation in Abb. 2 zeigt dir qualitativ den Verlauf des Versuches.

Auswertung
Aufgabe
  1. Vergleiche die Schmelz- und die Erstarrungstemperatur von Naphtalin.

  2. Der Zeit-Temperatur-Verlauf zeigt zwei Plateaus. Gib an, in welchem Aggregatszustand hier das Naphtalin vorliegt.

  3. Beim ersten Plateau (zwischen 10 Minuten und ca. 14 Minuten) wird durch die Heizplatte Energie zugeführt. Trotzdem steigt die Temperatur nicht an. Erläutere, wozu die zugeführte Energie in dieser Phase verwendet wird.

  4. Zwischen den Zeitmarken von ca. 16 Minuten und 20 Minuten (zweites Plateau) wird dem nicht mehr beheizten System von der kälteren Umgebung Energie entzogen. Trotzdem sinkt die Temperatur in dieser Phase nicht ab. Erkläre dies.

Lösung

  1. Die Erstarrungstemperatur und die Schmelztemperatur haben den gleichen Wert (bei Naphtalin ca. 80°C).

  2. Bei den Plateaus liegt der feste und der flüssige Aggregatszustand nebeneinander vor.

  3. Die in dieser Phase zugeführte Energie dient nicht zur Temperaturerhöhung und damit zur Erhöhung der ("ungeordneten") mittleren kinetischen Energie der Teilchen, sondern es wird Arbeit gegen die Bindungskräfte zwischen den kleinsten Teilchen verrichtet. Durch diese Arbeit wird der Übergang vom festen in den flüssigen Aggregatszustand erreicht.

  4. Die Temperatur sinkt trotz Energieabgabe während des Erstarrungsvorgangs nicht ab, da beim Erstarren des flüssigen Naphtalins Energie frei wird.