Practica 1 Termodinamica De Las Fases.docx

Instituto politécnico nacional Escuela superior de ingeniería química e industrias extractivas

Laboratorio de termodinámica del equilibrio de fases

PROFESORA: ing. Eva López Mérida

Practica 1 equilibrio de fases para sustancias puras

Sección A

Grupo:2IM30

Equipo 4 GONZALEZ VALENTIN CHRISTIAN

Tabla de datos experimentales Temperatura Presión °c manometrica mmhg 52°C 25 cm 61.5°C 22.5 cm 68°C 20 cm 73°C 17.5 cm 77°C 15 cm 81.5°C 12.5 cm 85°C 10 cm 88°C 7.5 cm 90°C 5 cm 93°C 2.5 cm 95°C 0 cm

Temperatura °k 325.15 334.65 341.15 346.15 350.15 354.65 358.15 361.15 363.15 366.15 368.15

Presión absoluta mmhg 325 mmhg 360 mmhg 385 mmhg 410 mmhg 435 mmhg 460 mmhg 485 mmhg 510 mmhg 535 mmhg 560 mmhg 585 mmhg

Ln p

5.7838 5.8861 5.9532 6.0161 6.0753 6.1312 6.1841 6.2344 6.2822 6.3279 6.37161

1/T

0.0030755036 0.0029881966 0.0029312619 0.0028889209 0.0028559188 0.0028196813 0.0027921262 0.0027689325 0.0027536830 0.0027311211 0.00271628412

1. Grafique los daros experimentales Psat vs t(temperatura ) para obtener la curva de presión de vapor experimental en la misma compárela con la obtenida a partir de información bibliográfica

2. Grafique los datos experimentales de presión de vapor y temperatura en la forma in P vs 1/T, observe que los datos se alinean en una recta

y = -0.0006x + 0.0065 R² = 0.9782

Chart Title 0.0031 0.00305 0.003 0.00295 0.0029 0.00285 0.0028 0.00275 0.0027 0.00265 5.7

5.8

5.9

6

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

3. Ajuste los datos experimentales a la ecuación de la recta por el método de mínimos cuadrados Regresión lineal x y X^2 x.y 0.0030755036 5.7838 9.4587224779e0.0178 06 0.0029881966 5.8861 8.9293190597e0.0176 06 0.0029312619 5.9532 8.5922963747e0.0175 06 0.0028889209 6.0161 8.3458644749e0.0174 06 0.0028559188 6.0753 8.1562727171e0.0174 06 0.0028196813 6.1312 7.9506030621e0.0173 06 0.0027921262 6.1841 7.7959687396e0.0173 06 0.0027689325 6.2344 7.6669876131e0.0173 06 0.0027536830 6.2822 7.5827703458e0.0173 06 0.0027311211 6.3279 7.4590226006e0.0173 06 0.00271628412 6.37161 7.3781994385e0.0173 06

0.03132163048 67.2462 8.9316026904e05

0.1912

A=(11)( 0.1912)-( 0.03132163048)( 67.2462)/(11)( 8.9316026904e-05)-( 0.03132163048^2)= 1640.2893 B=(67.2462)-(-1640.2893)/11=10.7838 P1=e^10.7838-(-1640.2893/ 325.15)= 310.8083 mmhg P2=e^10.7838-(-1640.2893/ 334.65)= 358.6637 mmhg P3=e^10.7838-(-1640.2893/ 341.15)= 393.7730 mmhg P4=e^10.7838-(-1640.2893/ 346.15)= 422.0931 mmhg P5=e^10.7838-(-1640.2893/ 350.15)= 445.5720 mmhg P6=e^10.7838-(-1640.2893/ 354.65)= 472.8598 mmhg P7=e^10.7838-(-1640.2893/ 358.15)= 494.7227 mmhg P8=e^10.7838-(-1640.2893/ 361.15)= 513.9066 mmhg P9=e^10.7838-(-1640.2893/ 363.15)= 526.9234 mmhg P10=e^10.7838-(-1640.2893/ 366.15)= 546.7892 mmhg P11=e^10.7838-(-1640.2893/ 368.15)= 560.2596 mmhg

y = 5.8518x - 1599.3 R² = 0.9976

4. ¿Calcule el calor latente de vaporización a dos T cambia el valor de calor de vaporización con la temperatura? Δ𝐻𝑣𝑎𝑝 𝑑(𝐿𝑛𝑃) = 𝑅𝑇 2 𝑑𝑇 Despejando ΔHvap ΔHvap =

𝑑(𝐿𝑛𝑃) 𝑅𝑇^2 𝑑𝑇

Derivando 𝑑 𝑑 𝑑 𝐵 (𝐼𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡) = (𝐴) − ( ) 𝑑𝑇 𝑑𝑇 𝑑𝑇 𝑇 d

𝑑𝑇

(𝐼𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡) =

𝐵 𝑇^2

Sustituyendo 3 en 2 ΔHvap =

𝐵 𝑅𝑇^2 𝑇

ΔHvap = BR

ΔHvap=(1640.2893)(8.314 j/mol K) ΔHvap=13.6373 5. Obtenga de la bibliografía las constantes de la curva de la presión de vapor para especies puras Constantes de la ec de antonie para la presión de vapor de agua A 5.11564 B 1687.537 C 230.17 6. Ajuste los datos experimentales de la ecuación de antonie por el método de minimos cuadrados Ecuación de Antoine ajustada

Teniendo asi

a1=A a2=-C a0=AC-B y=a1x1+a2x2+a0

Despejando 1,2 y 2,2 y 3,2

Quedando la siguiente matriz

suma

X 325.15 334.65 341.15 346.15 350.15 354.65 358.15 361.15 363.15 366.15 368.15 3868.65

X^2 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 105722.5225 1362476.8475

X2 5.7838 5.8861 5.9532 6.0161 6.0753 6.1312 6.1841 6.2344 6.2822 6.3279 6.37161 67.2462

X2^2

XX2

Y

YX1

YX2

33.4526 34.6462 35.4411 36.1941 36.9098 37.5919 38.2437 38.8679 39.4669 40.0428 40.5974

1880.6107 1969.7847 2030.9489 2082.4928 2127.2824 2174.4394 2214.8529 2251.5574 2281.4051 2316.9740 2345.7089

1880.6107 1969.7847 2030.9489 2082.4928 2127.2824 2174.4394 2214.8529 2251.5574 2281.4051 2316.9740 2345.7089

611480. 659188. 692858.2 720854. 744867.9 771164.9 793249.5 813149.9 828492.2 848360.0 863572.7

10877.123860 11594.357746 12090.733379 12528.603973 12923.976763 13331.980905 13696.980261 14037.133813 14332.395830 14661.665339 14945.946627

411.454

23676.05

23676.05

8347239.6 145020.8985

Quedando como resultado la siguiente matriz a0 a1 a2

11 3868.65 67.2462

3868.65

67.2462 23676.05 = 1362476.8475 23676.05 8347239.6 23676.05 67.2462 145020.8985

a0=-1658.2110 a1=10.8349 a2=-5.9541 A=10.8349 B=1722.72 C=5.9541 ECUCION DE ANTONIE

a1=A

a2=−C

a0=AC−B

𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 − T 325.15 334.65 341.15 346.15 350.15 354.65 358.15 361.15 363.15 366.15 368.15

1/T 0.0030755036 0.0029881966 0.0029312619 0.0028889209 0.0028559188 0.0028196813 0.0027921262 0.0027689325 0.0027536830 0.0027311211 0.00271628412

𝐵 𝑇+𝐶 LnP 5.6319 5.7771 5.8718 5.9423 5.9972 6.0576 6.1035 6.1422 6.1676 6.2052

P ajustada 279.2044 322.8097 354.8794 380.7930 402.3062 427.3414 447.4236 465.0622 477.0393 495.3318 507.7446

7. De la curva de presión de vapor experimental psat vs T compárela con la obtenida a partir de la información bibliográfica de la ec de antonie

8. Calcule el calor latente de vaporización a dos temperaturas diferentes ¿cambia el valor del calor de vaporización con la temperatura?

Δ𝐻𝑣𝑎𝑝

𝑅𝑇 2

Despejando ΔHvap

ΔHvap =

=

𝑑(𝐿𝑛𝑃) 𝑑𝑇

𝑑(𝐿𝑛𝑃) 𝑅𝑇^2 𝑑𝑇

Derivando la ecuación de antonie 𝑑 𝑑 𝑑 𝐵 (𝐼𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡) = (𝐴) − ( ) 𝑑𝑇 𝑑𝑇 𝑑𝑇 𝑇 + 𝐶

Sustituyendo 3 en 2 ΔHvap =

𝐵 𝑅𝑇^2 𝑇+𝐶

ΔHvap = BR

ΔHvap=(1722.72)(8.314 j/mol K) ΔHvap=14.3226 9. De igual manera obtenga de la bibliografía las constantes de la curva de la presión de vapor para el agua de la ecuación de Wagner y determine el calor latente de vaporización (Δ Hvap) a dos temperaturas diferentes (Tamb o tsat del H2O) Constantes de Wagner A 18.1692 B 0.0943213 C -8.1004 D -7.85 Δ𝐻𝑣𝑎𝑝 𝑑(𝐿𝑛𝑃) = 𝑅𝑇 2 𝑑𝑇 Despejando ΔHvap ΔHvap =

𝑑(𝐿𝑛𝑃) 𝑅𝑇^2 𝑑𝑇

Derivando la ecuación de la ec Wagner 𝑑 𝑑𝑋 (𝐼𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡) = (𝐴𝑋 + 𝐵𝑋1.5 + 𝐶𝑋3 + 𝐷𝑋6 ) 𝑑𝑋 𝑑𝑇 𝑑 (𝐼𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡) = 𝐴𝑋 + 𝐵𝑋1.5 + 𝐶𝑋3 + 𝐷𝑋6 𝑑𝑋

Sustituyendo 3 en 2 ΔHvap = (𝐴𝑋 + 𝐵𝑋1.5 + 𝐶𝑋3 + 𝐷𝑋6 )𝑅𝑇^2

𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑥 = 1 − 𝑇𝑟

ΔHvap= =40.7140

Problema: si se tiene acetona a 4 atm y 120 °c ¿en qué fase se encuentra? 4 atm=404.54 KPa Nota: la curva de líquido-vapor fue realizada con la ecuación de Antoine 𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 − A 14.3145 N 1 2 3 4 5

𝐵 𝑇+𝐶

B 2756.22 TEMPERATURA 80 100 120 140 160

C 228.06 Psat KPa 214.3213 369.7869 599.2584 921.4907 1355.51

Se puede apreciar que el punto dado esta por debajo de la curva en la zona de vapor dando por echo que esta en estado gaseoso o en vapor

Conclusiones En esta practica pude afirmar que las ecuaciones de Antoine clapeyron y Wagner se cumplen ya que en la parte experimental pude observar que se pueden determinar a diferentes presiones y temperaturas cuando la sustancia con la que estamos trabajando va a cambiar de estado y que las ecuaciones varean entre ellas mas sin embargo solo cambian en tener un menor rango de error y poder acercarnos mas a como es el fenómeno en realidad. aunque las tres sirven para poder replicar este fenómeno en cualquier parte del mundo o sistema en donde estemos esto nos puede ayudar para poder ahorrar energía en un proceso de secado para la obtención de un solido sin que pierda sus propiedades o igual para poder comprimir un combustible y saber que presión debemos ejercer para que este pase al estado liquido y asi sea mas fácil transportarlo

González Valentín Christian