PRESIÓN DE VAPOROBJETIVO

Determinar la presión de vapor de los líquidos a temperaturas mayores que la ambiental y con ellos calcular el calor molar de vaporización.

FUNDAMENTO TEORICOEl fundamento del presente trabajo se centra en teorías y conceptos necesarios para una mejor comprensión, los cuales detallaremos a continuación:TERMODINAMICALa termodinámica es la parte de la física que estudia los mecanismos de transformación o transferencia de energía de un cuerpo a otro dentro de un sistema. Se llama sistema termodinámico a toda porción o cantidad de materia definida o limitada por barreras, ya sean estas reales o imaginarias.Las barreras de un sistema pueden clasificarse de la siguiente manera:- Aislante, que no permite el paso de la materia de energía.- Fijas o rígidas, que impiden los cambios de volumen.- Adiabáticas, que no permiten la transferencia de energía en forma de calor ni de materia.- Impermeables, a través de las cuales no se produce intercambio de materia.- Permeables que facultan el intercambio de materia y energía en forma de calor. PRESION DE VAPOR SATURADOEs la máxima presión que ejerce el vapor de un liquido producido a una determinada temperatura; estableciéndose un equilibrio dinámico entre la evaporación y la condensación.Estos valores de la presión se encuentran tabulados para los diferentes líquidos y distintas temperaturas. La presión del vapor solamente depende de la temperatura y la naturaleza del líquido.

CALOR

GAS INSATURADO GAS SATURADO

Pv = Pmax (no admite mas vapor)

Pv < Pmax (admite mas

Es una forma de energía presente en todos los cuerpos que nos rodean. El calor contenido en un cuerpo depende cuantitativamente de su nivel térmico (temperatura) de su cantidad de materia (masa) y de su capacidad para almacenar energía en forma térmica. La cantidad de materia (masa) de un cuerpo puede expresarse por medios exclusivamente mecánicos. La capacidad para almacenar calor corresponde a la naturaleza del cuerpo y puede precisarse de modo totalmente general de modo que para el estudio de la energía térmica contenida en un cuerpo dado adquiere especial importancia la medición del nivel térmico de dicho cuerpo. PUNTO DE EBULLICIONLa ebullición de un líquido se presenta cuando la presión de vapor iguala a la presión externa. El punto de ebullición normal es la temperatura a la cual la presión de vapor es igual a un átomo. La energía requerida por cada mol de sustancia que cambia de fase liquida a vapor se denomina calor molar de vaporización de un liquido.Existe un fenómeno por el cual un sólido pasa a vapor directamente conocido como sublimación, de igual forma existe un calor molar de sublimación.Los procesos inversos: solidificación, licuación o condensación y sublimación inversa, tienen sus calores molares respectivos de la misma magnitud que sus procesos inversos pero diferente signo. TEMPERATURAÍndice de nivel térmico en el cual se encuentra una determinada cantidad de calor. La temperatura en el sistema práctico, se mide en grados centígrados o Celsius.VAPORIZACIÓNLa vaporización es el paso de un cuerpo del estado líquido al gaseoso. Este fenómeno se puede producir de cuatro formas diferentes:

1. Vaporización en el vació.2. Vaporización en una atmósfera gaseosa3. Evaporación4. Ebullición.

NOTA: Definiremos vaporización en una atmósfera gaseosa ya que es acorde con la practica.

VAPORIZACIÓN EN UNA ATMOSFERA GASEOSA.Se produce en líquidos inmersos en un ambiente cerrado, pero que contiene otro gas. A diferencia de la vaporización en el vació, cuando se trata de una atmósfera el proceso no es instantáneo, y será mas lento cuando mayor sea la presión del gas contenido en el ambiente.La mezcla del gas del ambiente mas la mezcla del vapor saturado posee una presión global equivalente a la presión del gas mas la presión máxima del vapor.

DETALLES EXPERIMENTALES.

MATERIALES:

Matraz de un litro de capacidad con tapón trihoradado

Termómetro

Tubo de vidrio en T.

Tubo en forma de u con mercurio( se utiliza también como manómetro)

Pinzas de Mohr

Mero de bunsen

Agua destilada

Varilla de vidrio

PARTE EXPERIMENTAL

PROCEDIMIENTO:

Instalar el equipo de trabajo con los materiales ya mencionados.

Llene el matraz con agua destilada hasta un tercio de su volumen total,

mantener las llaves # 1,2 y 3 abiertas. La presión dentro de un matraz

será igual a la atmósfera, por lo tanto el nivel de mercurio en las dos

ramas de tubo en u serán iguales.

Cierre las llaves # 2 y 3 y mantener abierta la llave # 1.

Calentar el agua del matraz con un mechero hasta ebullición.

Retirar inmediatamente el mechero para evitar sobrecalentamiento.

Cerrar la llave # 1 y abra la llave # 3 el nivel del mercurio en ambas

ramas deben ser iguales, de lo contrario espere que establezca el nivel.

Anote las temperaturas y presiones manométricas, empezando de 89 ºC

en forma descendente, en intervalos de dos grados centígrados. Debido al

enfriamiento en el matraz el vapor empieza a condensar y crea un ligero

vacío dentro de el por lo tanto, la columna empieza a subir en la rama

derecha y en la misma proporción baja el de la izquierda.

Terminando el experimento cierra la llave # 3 y abra la llave # 2 para

evitar que el mercurio ingrese al matraz.

CUADRO DE DATOS

Datos:

T(C°) 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 8

9P(mmHg

) 223 222 207 202 200 198 197 195 194 192 190 179 168 125 11

478 49 0

Ahora graficaremos log (p) vs. 1/T

PREGUNTA 2:

Calculando el calor de vaporización de la muestra liquida.

Ecuación de Clausius - Clapeyron.

Log P2 = vap T2 – T1 P1 2.303R T2 x T1

Ahora despejando vap tenemos.

Log P2 vap = P1 ( -2.303R) T2 - T1 T2 x T1 Log (49 mm-Hg) Vap = (223 mm-Hg) ( -2.303 x 1.9872 cal/mol- K) 87 - 55 87 x 55

vap = Log( 0.219730941704 ) ( - 4.5765216 cal/mol- K) ( 0,0066875653082 +273.15) K

vap = ( -0.65810878302 ) ( - 4.5765216 cal/mol- K ) 273.156688 K

vap = 0.0110260857513 cal/mol

PREGUNTA 3:Calculo de la constante C’ Analíticamente: Conociendo el grafico Log p Vs 1/T , tomamos los puntos extremos de la recta formada y utilizamos la ecuación de la recta: Y – y1 = y2 - y1 ( x - x1) X2 - x1 Donde

P1 = ( 0.0114942528736 , 1.69019608003) = ( 1/87 , log(49) )P2 = ( 0.0181818181818 , 2.34830486305) = ( 1/55 ,

log(223) )

Reemplazando datos: Y - 1.69019608003 = 2.34830486305 - 1.69019608003 ( x - 0.0114942528736) 0.0181818181818 - 0.0114942528736

Y - 1.69019608003 = 0.65810878302 (x - 0.0114942528736) 0.0066875653082 Y - 1.69019608003 = 98.4078289618 x - 1.13112447083

Y = 467.7628176 x + 0.5590716092

Cuando x tiende a cero

Y = + 0.5590716092 Por lo tanto como y representa a log P y como x representa a 1/T tenemos:

Log P = C’ = y = 0.5590716092

C’ = 0.5590716092 Log (194mmHg) = 0.011 cal/mol X 1 + 273.15 K + ‘C (2.303)(1.987cal/mol-K ) 71 C

‘C = -270.86 mmHg

DISCUCION DE RESULTADOSPara él calculo de la cantidad de calor absorbido en la vaporización se utilizo el mercurio como un reactivo arbitrario para determinar la presión de vapor, esto a una determinada temperatura.En la teoría se dice que cada liquido (en nuestro caso el mercurio), tiene su presión de vapor característica a una temperatura dada, en la practica pudimos comprobarlo, ya que cuando tuvimos una temperatura fija (iniciando con 89 C), su tuvo una lectura de la presión en el papel milimetrado, esta presión característica a la temperatura mencionada. En la práctica solo consideramos sistemas de un solo componente, ya que el líquido el vapor tiene la misma composición y existe una presión para una temperatura fija.

CONCLUSIONEn la determinación de la presión de vapor de los líquidos a temperaturas mayores que la ambiental, se tiene que a mayor temperatura tendremos una menor presión, esto significa que la presión de vapor es inversamente proporcional a la temperatura.La temperatura ambiental no difiere de una temperatura incrementada con calor, mientras halla un tubo de escape del vapor de agua, todo esto con respecto a que el nivel de mercurio este en equilibrio Podemos deducir que el oxigeno presente en el sistema influye a mantener el equilibrio del nivel del mercurio.

BIBLIOGRAFÍA:

Enciclopedia Autodidáctica Lexus (Química), tomo VII Editores Lexus Colombia - 1997

Enciclopedia de la Ciencia y de La Técnica, tomo 8 Editorial Océano Barcelona - 1995

Enciclopedia Mentor, tomo 1 y 2 Ediciones Castell España - 1993. Marron y Pruton, Fundamentos de Fisicoquímica, decimoquinta

reimpresión 1984 Ediciones Limusa México – 1984.