Informe No. 3 Presion de Vapor
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INFORME PRACTICA Nº3
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PRESIÓN DE VAPOR
Trabajo Académico
OMAR MORA
Docente.
Carolina Ruiz López
Laura Waltero Pulido
UNIVERSIDAD DE AMÉRICA
FACULTAD DE INGENIERÍA
INGENIERA QUÍMICA
FISICOQUÍMICA EXPERIMENTAL
BOGOTÁ D.C. 12 DE ABRIL DE 2012
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OBJETIVOS
Objetivo General
Analizar e interpretar la relación entre la temperatura y la presión de vapor se una
sustancia liquida mediante la aplicación de los principios fundamentales delequilibrio entre fases de una sustancia pura.
Objetivos Específicos
Determinar la presión de vapor de un líquido puro a diferentes temperaturas.
Determinar el calor de vaporización de un líquido puro mediante la ecuación de
Clausius-Clapeyron.
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PROCEDIMIENTO
BALÓN DE DOS BOCAS
Visualizar cambio de fase
100mL de
sustancia
MANTA DE CALENTAMIENTO
Trozos de capsula
de porcelana
BALÓN DE DOS BOCAS
Colocar dentro
Unir al equipo depresion de vaporhemeticamnete
Colocar
TERMOMETRO en BALÓN
BOMBA DE VACIOManteniendo lallave abierta
Dejar enfriar elequipo para evitarreflujo
Registrar diferencia de alturas MANOMETRO
Encender
MANTA DE CALENTAMIENTOCada 6 grados
Registrar diferencia de alturas
T<P.Ebullición
Cerrar la llave sinapagar la bomba
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RESULTADOS, TABLAS Y GRAFICAS
Tabla No.1 Datos de los cambios de altura y temperaturas
TEMPERATURA(°C)
ALTURA RAMAIZQUIERDA (cm)
ALTURA RAMADERECHA (cm)
∆h(cm)
16 25 40.2 15.2
20 25.5 39.8 14.3
25 25.9 39.5 13.630 26.2 39.1 12.935 26.4 39 12.640 26.8 38.5 11.7
45 27.7 38.2 10.5
50 27.9 37.8 9.9
55 28.5 37.4 8.960 28.7 36.8 8.1
65 29.3 36.1 6.870 29.9 35.5 5.6
75 30.7 34.8 4.1
80 31.6 33.7 2.1
85 32.7 32.7 0
Tabla No. 2 PRESIÓN DE VAPOR Y TEMPERATURA
TEMPERATURA (°K) PRESIÓN DE VAPOR (mmHg)289 408293 417298 424303 431308 434313 443318 455323 461328 471333 479338 492
343 504348 519353 539358 560
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Tabla No. 3 Datos Ln P y 1/T
1/T Ln P0.00346021 6.0112671740.00341297 6.033086222
0.0033557 6.0497334550.00330033 6.066108090.00324675 6.0730445340.00319489 6.093569770.00314465 6.1202974190.00309598 6.1333980430.00304878 6.1548580940.003003 6.171700597
0.00295858 6.1984787160.00291545 6.2225762680.00287356 6.251903883
0.00283286 6.2897155710.0027933 6.327936784
Grafica No. 1 Ln P Vs. 1/T
Tabla No. 4 Entalpia de vaporización (∆Hvap) Constante gasesideales (J/mol.K)
Pendiente de la recta(K)
∆Hvap(J/mol)
8.314 -438.76 3647.8506
y = -438.76x + 7.5107
R² = 0.9603
5.95
6
6.05
6.1
6.15
6.26.25
6.3
6.35
0 0.001 0.002 0.003 0.004
Ln P Vs 1/T
Ln P Vs 1/T
Linear (Ln P Vs 1/T)
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CÁLCULOS
Fórmula 1. Determinación de ∆h
∆h=40.2-25=15.2
∆h=39.8-25.5=14.3
∆h=39.5-25.9=13.6
∆h=39.1-26.2=12.9
∆h=39-26.4=12.6
∆h=38.5-26.8=11.7
∆h=38.3-27.7=10.5
∆h=37.8-27.9=9.9
∆h=37.4-28.5=8.9
∆h=36.8-28.7=8.1
∆h=36.1-29.3=6.8
∆h=35.5-29.9=5.6
∆h=34.8-30.7=4.1
∆h=33.7-31.6=2.1
∆h=32.7-32.7=0
Fórmula 2. Determinación de presión de vapor
La presión barométrica en la ciudad de Bogotá es de aproximadamente 560mmHg
Pv= 560-(15.2*10)=408mmHg
Pv= 560-(14.3*10)=417mmHg
Pv= 560-(13.6*10)=424mmHg
Pv= 560-(12.9*10)=431mmHg
Pv= 560-(12.6*10)=434mmHg
Pv= 560-(11.7*10)=443mmHg
Pv= 560-(10.5*10)=455mmHg
Pv= 560-(9.9*10)=461mmHg
Pv= 560-(8.9*10)=471mmHg
Pv= 560-(8.1*10)=479mmHg
Pv= 560-(6.8*10)=492mmHg
Pv= 560-(5.6*10)=504mmHg
Pv= 560-(4.1*10)=519mmHg
Pv= 560-(2.1*10)=539mmHg
Pv= 560-(0*10)=560mmHg
Fórmula 3. Determinación del ∆Hvap
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y = -438.76x + 7.5107
CUESTIONARIO
Explique qué sucede en el punto de ebullición de un líquido y analice los
factores que inciden en él.
Se dice que un líquido está en ebullición cuando la presión del vapor de las
burbujas formadas en el proceso es igual o superior a la presión externa , osea, en un recipiente abierto, la presión externa será la presión atmosférica
y, cuando la presión de las burbujas formadas sea igual o superior a la
atmosférica, ocurre el proceso de ebullición del líquido.
La temperatura de una sustancia o cuerpo es una medida de la energía
cinética de las moléculas. A temperaturas inferiores al punto de ebullición,
sólo una pequeña fracción de las moléculas en la superficie tiene energía
suficiente para romper la tensión superficial y escapar. Al llegar al punto de
ebullición la mayoría de las moléculas escapan desde todas partes del
líquido, no solo la superficie. Sin embargo, para la creación de burbujas en
todo el volumen del líquido se necesitan imperfecciones o movimiento. Un
líquido puede calentarse pasado su punto de ebullición. En ese caso se
dice que es un líquido "sobrecalentado". En un líquido supercalentado, una
pequeña perturbación provocará una ebullición explosiva del líquido. Esto
puede ocurrir al calentar agua en un recipiente liso en un microondas.
El punto de ebullición depende de la masa molecular de la sustancia y del
tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe
determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y
determinar el tipo de enlaces (dipolo permanente - dipolo
inducido o puentes de hidrógeno).
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Explique porque en una olla de presión los alimentos se cocinan mas
rápidamente que los de una olla corriente
La olla a presión es un recipiente hermético para cocinar que no permite la salida
de aire o líquido por debajo de una presión establecida. Debido a que el punto deebullición del agua aumenta cuando se incrementa la presión dentro de la ollapermite subir la temperatura de ebullición por encima de 100 °C. La temperaturamás alta hace que los alimentos se cocinen más rápidamente llegando a reducirselos tiempos de cocción tradicionales tres o cuatro veces.
En 1679, el físico y matemático anglo-francés Denis Papin (1647-1712) inventóuna olla a vapor -a la que llamó digesteur - en la que el agua hervía a unatemperatura más alta de lo normal, de manera que la carne y otros alimentospodían cocerse en menos tiempo que en las ollas convencionales usadas enaquellos tiempos. Presentó su invento en la «Royal Society» de Londres en el año
1681, pero la novedad no prosperó.
En contra de lo que se cree, en el interior de una olla a presión el agua no lleganunca a hervir. Lo que acelera la cocción es el simple incremento de latemperatura del agua.
Si aumentamos la presión externa podemos aumentar más la temperatura sin queel agua hierva. Esto se consigue en la olla exprés, ya que al estar cerrada el aguay el aire caliente que hay aumentan la presión evitando la ebullición del agua en suinterior hasta que se sobrepasa una presión límite, a la cual se permite el escapede vapor (por la válvula).
Al conseguir tener el agua a más de 100ºC en estado líquido, se acelera elproceso de cocción de los alimentos.
Explique cuando el ΔS de vaporización es positivo y cuando es negativo .
La entropía surgió en una primera instancia en el campo de la física, pero
en la actualidad es aplicable a muchas otras áreas. Con respecto a la
termodinámica, este se aplica en el sentido de un flujo de energías, siendo
la entropía una energía negativa que entorpece la ejecución del trabajo; la
entropía en un sistema representa la tendencia al desorden odesorganización propia del trabajo. Por el contrario a la entropía, se
encuentra la neguentropía que se refiere a la energía positiva del sistema,
es decir, le da mayor fluidez a las energías circundantes.
Establezca que otras ecuaciones se utilizan para determinar la relación
entre la presión de vapor y la temperatura de ebullición.
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La presión de vapor de un líquido, es constante a una temperaturadada, pero aumenta si lo hace la temperatura hasta el punto crítico dellíquido. Cuando se aumenta la temperatura es aumentada o mayorla porción de moléculas, estas toman la energía necesaria parahacer el cambio de líquido a vapor, y en consecuenciase precisa mayor presión para establecer un equilibrio entre el vapor y ellíquido. Hay un ascenso lento a bajas temperaturas, y luego uno muyrápido. Esta variación de la presión de vapor con la temperatura se expresamatemáticamente con la ecuación de Clausius-Clapeyron.
Ecuación de Clausius Clapeyron:
Se usa para caracterizar la transición de fase entre dos estados de la
materia, como el líquido y el sólido. En un diagrama P-T (presión-
temperatura), la línea que separa ambos estados se conoce como curva decoexistencia. La relación de Clausius-Clapeyron da la pendiente de dicha
curva.
La relación de Clausius-Clapeyron para el cambio de fase líquido-gas
(evaporación o condensación) es:
dP / dT = Lv / [T•(Vvap-Vliq)]
donde-P es la presión a la que se produce el cambio de fase
-T es la temperatura absoluta
-Lv es el calor latente de vaporización, que es necesario para pasar de
líquido saturado a vapor saturado.
-Vvap es el volumen específico del vapor saturado (volumen/mol)
-Vliq es el volumen específico del líquido saturado
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CONCLUSIONES
Se pudo observar que a medida que la temperatura disminuye, la presión devapor de un líquido también disminuye, es decir, existe una relación directa entreel cambio de la temperatura y el cambio en la presión de vapor de un líquido.
Si los datos obtenidos al representarlos en una gráfica de 1/T vs. Ln P quedanbien representados por una línea recta de pendiente negativa, se dice quecumplen la ecuación de Clausius-Clapeyron.
A partir de la ecuación de Clausius-Clapeyron se puede calcular el calor devaporización de un líquido mediante la ecuación m = -
Hvap. / R.
El punto de ebullición de un líquido a una presión dada P, es la temperatura a laque la presión de vapor de equilibrio se iguala a la presión P.
El punto de ebullición normal es la temperatura a la cual la presión de vapor del
líquido es 1 atm.
BIBLIOGRAFÍA
CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica, segunda edición. México: FondoEducativo Interamericano S.A., 1974. Pág. 785.
DILLARD, Clyde y GOLDBERG, David. Química: reacciones, estructuras,propiedades. México: Fondo Educativo Interamericano S.A., 1977. Pág. 414-415.
LEVINE, Ira. Fisicoquímica, quinta edición. España: McGraw-Hill/Interamericanade España, 2004. Pág. 278-297