Presion De Vapor.docx

ÍNDICE . 1. Resumen………………………………………………………….………

3

2. Objetivos…………………………………………………….…………....

4

3. Fundamento Teórico ………………………………………..………….

4

3.1 Presión de Vapor ………………………………………….…………

4

3.2 Variación de la presión de vapor con la temperatura ………….

5

3.3 Calor latente de vaporización ……………………………………...

6

4. Procedimiento experimentales………………………….…….…...…..

7

5. Cálculos experimentales………………………………………………..

9

5.1 Grupo 1………………………………………………………….…….

9

5.2 Grupo 2……………………………………………………….……….

13

6

Conclusiones ……………………………………………………….……..

21

7

Discusión de resultados………………………………………………….

22

8

Cuestionario……………………………………………………….………

23

9

Bibliografía………………………………………………………….……..

23

10 Apéndice…………………………………………………………….………

24

1.

RESUMEN

De la presente práctica de Fisicoquímica tenemos como objetivo determinar la presión de vapor de los líquidos y al mismo tiempo calcular el calor molar de vaporización. Para tal propósito utilizaremos el Método estático para determinar la presión de vapor de los líquidos el cual consiste en calentar un balón lleno de agua conectado a un manómetro con mercurio y luego, conforme el sistema se va enfriando, el vapor empieza a condensarse y se cree un ligero vacío dentro de este, por lo cual la columna conectada al balón sube debido a las diferencias de presiones. Finalmente, con la Ec. de Clausius-Clapeyron, se utilizó para hallar la entalpía de vaporización del agua por el método analítico y gráfico. 𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑙

La entalpia de vaporización obtenida por un grupo de forma analítica fue de 8516.81 𝑐𝑎𝑙

mientras que la entalpia de vaporización teórica fue de 9943.35𝑚𝑜𝑙. Dando un porcentaje de error de 12.37%.

2.

OBJETIVOS

3.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS

3.1 Presión de vapor La Presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado 3.2 Variación de la presión de vapor con la temperatura La presión de vapor cambia muy poco al aumentar la temperatura, a medida que aumenta la temperatura, la presión de vapor muestra una rapidez de cambio cada vez mayor y a temperaturas muy elevadas la pendiente de la curva se hace muy pronunciada, la presión de vapor en términos de la temperatura muestra un comportamiento exponencial.

Al graficar el logaritmo de la presión (log P) en función del reciproco de la temperatura absoluta (T-1) se obtiene una línea recta con pendiente negativa. En cada líquido, se puede obtener una recta de diferente pendiente. Usando la herramienta matemática, la ecuación de Clausius – Chapeyron tenemos lo siguiente: 𝑑𝑃 ∆𝐻𝑣 ∆𝐻𝑣 = = 𝑑𝑇 (𝑉𝑔 − 𝑉𝑙)𝑇 𝑇∆𝑉 Donde: ∆Hv = Entalpia o calor molar de vaporización Vl, Vg= Volúmenes de líquido y gas dP/dT = Variación de presión de vapor con la temperatura Integrando la formula anterior obtenemos:

𝐿𝑛𝑃 = −

∆𝐻𝑣 +𝑐 𝑅𝑇

Donde: ∆Hv = Entalpia o calor molar

Al Graficar Ln P vs 1/T se obtiene una línea recta cuya pendiente es -∆Hv/R y a partir de ello se puede hallar ∆Hv

3.3 Calor latente de vaporización (λv) Es aquel calor necesario para el cabio de estado de líquido a gas por cada gramo de sustancia, que se obtiene generalmente a 1atm de presión. Para un mol se expresa como ∆Hv. Este calor se relaciona con el cambio de energía interna mediante la siguiente expresión: ∆𝑈 = ∆𝐻 − ∆(𝑃𝑉) Donde a presiones moderadas ∆V =Vg, volúmenes de vapor formado, ya que el volumen del líquido puede despreciarse, el volumen de vapor puede calcularse mediante la ley del gas ideal: nRT/P.

4.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.1 Método Estático 1.1.1

Instale el equipo como se muestra en la fig. (1)

Figura (1): Equipo Experimental para determinar presión de vapor por el método estático 4.1.2 Llene el matraz con agua destilada hasta 1/3 de su volumen total, manteniendo la llave abierta al ambiente. La presión dentro del matraz, es igual a la atmosférica, por lo tanto, el nivel de mercurio en cada rama del manómetro es el mismo. 4.1.3 Caliente el agua hasta ebullición, la temperatura no debe exceder de 100ºC. 4.1.4 Retire inmediatamente la cocinilla para evitar sobrecalentamiento y paralelamente invierta la posición de la llave, de forma que el manómetro quede conectado con el balón. Inicialmente el nivel de mercurio en ambas debe ser igual, de lo contrario nivele. 4.1.5 A partir de 99ºC anote las temperaturas y presiones manométricas hasta llegar a 80ºC. Tome sus lecturas en intervalos de 1ºC. Debido al enfriamiento en el matraz, el vapor empieza a condensarse, y crea un ligero vacío dentro de él, por lo tanto, la columna conectada al balón sube en tanto que la abierta al ambiente baja. 4.1.6 Terminando el experimento cierre la llave conectada al balón y déjela abierta al ambiente, de esta forma evitara que el mercurio pueda pasar al balón.

5.

CÁLCULOS EXPERIMENTALES

Grupo 1

Grupo 2 a) Con los datos de presión de vapor y temperatura, construya una gráfica ln P vs 1/T.

Tabla 1. – Datos experimentales T(°C)

H1 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80

0.4 1.2 2.3 3.5 4.65 6.05 6.8 7.8 8.3 9.6 10.9 11.6 12.3 13.1 13.95 14.75 15.55 16.35 16.95 17.565

H total 0.8 2.4 4.6 7 9.3 12.1 13.6 15.6 16.6 19.2 21.8 23.2 24.6 26.2 27.9 29.5 31.1 32.7 33.9 35.13

Tabla 2. – Datos para construir la gráfica LnP vs 1/T

T(K) 372 371 370 369 368 367 366 365 364 363 362 361 360 359 358 357 356 355 354 353

1/T 0.002688 0.002695 0.002703 0.002710 0.002717 0.002725 0.002732 0.002740 0.002747 0.002755 0.002762 0.002770 0.002778 0.002786 0.002793 0.002801 0.002809 0.002817 0.002825 0.002833

Presión Presión Manométrica de vapor (Pman) (Patm-Pman) 𝐥𝐧 𝑷𝒗𝒂𝒑𝒐𝒓 8 752 6.62 24 736 6.60 46 714 6.57 70 690 6.54 93 667 6.50 121 639 6.46 136 624 6.44 156 604 6.40 166 594 6.39 192 568 6.34 218 542 6.30 232 528 6.27 246 514 6.24 262 498 6.21 279 481 6.18 295 465 6.14 311 449 6.11 327 433 6.07 339 421 6.04 351.3 408.7 6.01

Grafica 1.-Relación LnP vs T-1

0.002833

0.002825

0.002817

0.002809

0.002801

0.002793

0.002786

0.002778

0.002770

0.002762

0.002755

0.002747

0.002740

0.002732

0.002725

0.002717

0.002710

0.002703

0.002695

6.70 6.60 6.50 6.40 6.30 6.20 6.10 6.00 5.90 5.80 5.70

0.002688

Ln P

LnP vs. T-1

T-1

b) Calcule el calor molar de vaporización de la muestra, empleando la ecuación de Clausius-Clapeyron De la gráfica 1, usamos la regresión lineal para halla la siguiente ecuación: 𝑦 = (−4287.91)𝑥 + 18.15 Si dicha ecuación la ecuación de Clausius-Clapeyron:

𝐿𝑛 𝑃 = −

∆𝐻𝑣 𝑅𝑇

Asumimos que:

−4287.91 = −

∆𝐻𝑣 𝑅

Donde R=8.314 Obtenemos que ∆Hv=35649,68 J/mol =8516.81 cal/mol %𝐸 =

9720 − 8516.81 𝑥 100% = 12.37% 9720

c) Establezca una expresión matemática de variación de la presión de vapor con la temperatura

6.

CONCLUSIONES

7.

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Grupo 1

Grupo 2 

Para determinar la entalpia de vaporización del agua se halló la presión de vapor del agua por el método estático a temperaturas de 80-90°C.



La entalpia de vaporización obtenida de forma analítica fue de 8516.81

𝑐𝑎𝑙 𝑚𝑜𝑙 𝑐𝑎𝑙 9943.35𝑚𝑜𝑙.

mientras que la entalpia de vaporización teórica fue de (https://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa_de_vaporizaci%C3%B3n) Al calcular el porcentaje de error, este fue de 12.37% por defecto. 

8.

Este margen de error puede ser debido a una mala lectura del nivel de las ramas del manómetro y esto conllevaría a la obtención de una presión de vapor errónea.

CUESTIONARIO

ruben

9.

BIBLIOGRAFÍA

“Elevación de punto de ebullición”. Recuperado el 20 de septiembre del 2018 de https://es.wikipedia.org/wiki/Elevaci%C3%B3n_del_punto_de_ebullici%C3%B3n “Isoteniscopio”. Recuperado el 21 de septiembre del 2018 de https://es.wikipedia.org/wiki/Isoteniscopio Maron. S. Prutton. C. (2001). Fundamentos de fisicoquímica. S.E. Editorial Limusa S.A. (Pp. 280-282)

10. ruben

APÉNDICE