Nitrógeno líquido y nieve carbónica

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Última edición: 2018-05-26 19:32

Experimento: Nitrógeno líquido y nieve carbónica

Nitrógeno líquido y nieve carbónica

Áreas de conocimiento:
Física, Química, Biología, Geografía, Geología, Tecnología, Matemáticas, Otras


Recomendado para (nivel estudios/edad):
General

Experimento presentado por:

  • Entidad:Universidad de Alcalá
  • Equipo:Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Alcalá

Feria: IX Feria Madrid es Ciencia (2008)

Imagen:Apply.png Este experimento ha sido contrastado empíricamente

no

Imagen:COffdrv varianteXp.png


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Resumen:

Experimentos sobre los estados de la materia

Fundamento científico:

Nitrógeno Líquido: N2(l)

El N2-gas mayoritario en la atmósfera-tiene un punto de ebullición de -195°C78,15 K
-319 °F
. Cuando se encuentra a esta temperatura se puede emplear para la conservación criogénica, así como líquido refrigerante. Los materiales elásticos habituales, en contacto con el N2(l) sufren un choque térmico que produce cambios en sus propiedades físicas. Cuando los materiales sean deformables a temperatura ambiente se aprecia como se vuelven rígidos. Debido a la extraordinaria capacidad frigorífica del N2(l), por su baja temperatura, provoca que los líquidos a temperatura ambiente se solidifiquen a la -195ºC. Algunos gases como oxígeno, argón, hidrocarburos o dióxido de carbono,se licúan o solidifican a esa temperatura.

Nieve carbónica, hielo seco o dióxido de carbono sólido

El dióxido de carbono sólido tiene una temperatura de -78°C195,15 K
-108,4 °F
, a presión atmosférica, por lo que también se usa como refrigerante. Es más conocido comúnmente como hielo seco, debido a que al calentarse no pasa por el estado líquido, si no que directamente se produce el cambio de estado de sólido a gas. A este proceso de cambio de estado de sólido a gas se le conoce como sublimación

Materiales utilizados:

Nitrógeno líquido (N2(l)) y dióxido de carbono sólido (CO2 (s))

  • Vaso Dewar: recipiente isotermo
  • Pinzas grandes (para sacar las cosas sumergidas en el Dewar)
  • Diverso material elástico o de goma: pelotas, guantes, globos, tubo de goma, etc.
  • Flores u otros vegetales

Conceptos relacionados con este experimento (expresiones clave):

Conceptos relacionados con este experimento (expresiones clave):

· química · sublimación · nitrógeno líquido · nieve carbónica


Desarrollo y montaje del experimento:

Consejos y Advertencias
Es muy importante seguir de manera estricta las normas de seguridad debido a las bajas temperaturas a las que se encuentran las sustancias que se utilizan en el experimento. Siempre se manipulará con guantes tanto el nitrógeno líquido como el dióxido de carbono sólido.


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  • Comportamiento de materiales elásticos en N2 líquido:

Al sumergirse en N2(l) los materiales elásticos pierden esta propiedad, aumentando en gran medida su fragilidad. Cuanto más tiempo pasen sumergidos, más rígidos serán. Al alcanzarla temperatura ambiente también recuperan su propiedades físicas.

  • Sumergir una flor (o fruta) en N2(l)

En este caso el agua del interior de los vegetales se congela y pasa a estado sólido, adoptando las características de un bloque de hielo. En el caso de la flor es mucho más vistoso, ya que el pequeño grosor de las capas de hielo formadas en los pétalos hace que la flor "congelada" sea extremadamente frágil.

  • Un globo que se hincha "solo"

Al introducir CO2 sólido en un globo y cerrarlo posteriormente se aprecia cómo el volumen del globo es cada vez mayor, puesto que está aumentando la cantidad de gas en su interior según se sublima el CO2. Otra forma de hacer el experimento, esta vez con N2(l),es en sumergir un globo hinchado, en N2(l); lo primero que se aprecia es que el globo se deshincha porque a una temperatura tan baja las moléculas de gas que existían en el globo pasan a otros estados de agregación. Cuando el globo se saca del N2(l), según recupera la temperatura ambiente, las moléculas vuelven a estado gaseoso, hinchándose de nuevo

  • Nube de gas frío

Al poner en contacto CO2(s) o N2(l) con gran cantidad de agua las temperaturas tienden a igularse, produciéndose una evaporación parcial del gas, que se aprecia como una "nube" de gas de color blanco, más frío y por lo tanto más denso que el aire.

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Descripción experimento Experimentos sobre los estados de la materia
Elemento químico nitrógeno  +
Entidad Universidad de Alcalá  +
Equipo Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad de Alcalá
Experimento Nitrógeno líquido y nieve carbónica  +
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Recipiente recipiente isotermo  + y isotermo  +
Sustancia nitrógeno  +, N2(l)  +, dióxido de carbono  + y CO2 (s)  +
Temperatura 78,15 K (-195 °C, -319 °F)  + y 195,15 K (-78 °C, -108,4 °F)  +
Título experimento Nitrógeno líquido y nieve carbónica  +
Ultima edicion 26 may 2018 19:32  +
Utensilio pinzas  +
Vaso Dewar Recipiente isotermo  +
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