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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y MECÁNICA
INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA
UNIDAD ZACATENCO
Química Aplicada
Practica no. 4
INFLUENCIA DE LA PRESIÓN SOBRE EL PUNTO DE EBULLICIÓN
Integrantes del equipo:
Alvares Montaño Erick
Arrazola Herrera Norma
Gutiérrez Velasco Juan Carlos
Hernandez Otero Genesis
Grupo: 2CM3
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OBJETIVO: Determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua a
diferentes presiones. Comprobar la Ecuación de Clausius-Calpeyron mediante el
cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y
compararla con la temperatura experimental respectiva.
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TEMPERATURA DE EBULLICIÓN
1.1 Evaporación y presión de vapor
La energía cinética de las moléculas de un líquido está cambiando continuamente a
medida que chocan con otras moléculas. En cualquier instante, algunas de las
moléculas de la superficie adquieren la suficiente energía para superar las fuerzas
atractivas y escapan a la fase gaseosa ocurriendo la evaporación. La velocidad de
evaporación aumenta a medida que se eleva la temperatura del líquido. Si el líquido se
encuentra en un recipiente cerrado, las moléculas del vapor quedarán confinadas en
las vecindades del líquido, y durante el transcurso de su movimiento desordenado
algunas de ellas pueden regresar de nuevo a la fase líquida. Al principio, la velocidad
de condensación de las moléculas es lenta puesto que hay pocas moléculas en el
vapor. Sin embargo, al aumentar la velocidad de evaporación, también aumenta la
velocidad de condensación hasta que el sistema alcanza un estado en el que ambas
velocidades son iguales (véase la figura 1.1).
Figura 1.1 Evaporación de un líquido en un recipiente cerrado
1.2 Temperatura de ebullición
La temperatura de ebullición es aquella a la cual la presión de vapor del líquido es igual
a la presión externa. En este punto, el vapor no solamente proviene de la superficie
sino que también se forma en el interior del líquido produciendo burbujas y
turbulencia que es característica de la ebullición. La temperatura de ebullición
permanece constante hasta que todo el líquido se haya evaporado.
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El punto de ebullición que se mide cuando la presión externa es de 1 atm se denomina
temperatura normal de ebullición y se sobreentiende que los valores que aparecen en
las tablas son puntos normales de ebullición.
1.3 Corrección de la temperatura de ebullición
En el caso de los líquidos, la temperatura de ebullición se ve afectada por los cambios
en la presión atmosférica debidos a las variaciones en la altura. A medida que un sitio
se encuentra más elevado sobre el nivel del mar, la temperatura de ebullición se
hace menor . A una altura de 2275 m o 585 mm de Hg (Ciudad de México, por ejemplo),
el agua ebulle a 92.6 °C mientras que al nivel del mar el agua hierve a 100 °C.
1.4 Presión y altitud
La presión atmosférica está sometida a variaciones tanto en la escala vertical como en
la horizontal. La presión varía verticalmente, pues, a medida que aumenta la altitud
disminuye la presión en progresión geométrica debido a que a mayor altura la presión
de las capas de aire es menor. La estrecha relación entre altura entre altura y presión
se pone en manifiesto en el mecanismo de funcionamiento de los altímetros,
barómetros en los que se habían adaptado a escalas especiales para facilitar la altitud,
la presión atmosférica es inversamente proporcional a la altitud.
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En la figura 1.2 se observa la variación de la presión (atm) con respecto a la altitud
(km) para una atmosfera lineal (color azul) y una atmosfera isoterma (color rojo)
1.4 Relación entre la presión y el punto de ebullición
Cada líquido tiene un punto de ebullición propio el cual depende básicamente de la
masa de sus moléculas y la atracción entre ellas (tipo de enlace), pero la presión
también ejerce cierta influencia sobre el punto de ebullición ya que varía con la
presión externa que existe por encima de la superficie del líquido. Al descender la
presión, el punto de ebullición disminuye debido a que disminuye la presión que evita
que las moléculas de los líquidos se separen de este al calentarse; un aumento en la
presión aumenta el punto de ebullición.
En la figura 1.3 Se observa la relación entre la presión (Torr) y la temperatura (Celsius).
Materiales:
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1 Matraz de balón de fondo plano de 500 ml
1 Termómetro
1 Manómetro en “U” con mercurio.
1 Pinza universal
1 Tapón de hule bihoradado
1 Tubo de vidrio con conexiones de hule
1 Mechero, anillo y tela de alambre con asbesto
Cuerpos de ebullición
Datos:
Pt = Patm + ɅP
ɅP = Ʌh = h2 – h1
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Procedimiento:
Primera parte.
1.
En el matraz balón coloque aproximadamente 250 mL de agua y los cuerpos deebullición.
2. Monte el equipo tal como se indica en la figura 1, al iniciar el experimento el
tubo de hule no deberá estar conectado al manómetro. Estando desconectado
el manómetro (pero en una posición tal que cuando sea necesario se pueda
conectar rápidamente), caliente hasta ebullición. Anote la temperatura
correspondiente.
3. Por un tiempo no mayor de 10 segundos, deje de calentar y conecte
rápidamente la manguera de hule al manómetro, e inmediatamente inicie el
calentamiento hasta una temperatura de aproximadamente 96 °C. Deje de
calentar para estabilizar la temperatura. Anote la variación de niveles de
Mercurio en el manómetro (ɅP) y la temperatura correspondiente para este
incremento de presión. No deje enfriar mucho tiempo.
4.
Caliente nuevamente hasta 98 °C, retire el mechero y anote la variación de
niveles de manómetro a la temperatura correspondiente. Caliente
nuevamente hasta 100 °C y anote la variación de niveles en el manómetro.
5. Cuide de no calentar a una temperatura mayor de 103 °C porque puede
desconectarse la manguera del manómetro o del matraz por el aumento de
presión. Deje enfriar y cuando no haya variación en el nivel del Mercurio,
desconecte la manguera de hule del manómetro.
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Cuestionario.
1. Experimentalmente cuando la presión de oposición fue de 585 mmHg,
(presión atmosférica en el D.F) la temperatura de ebullición fue de:
Fue de 93 °C
2. A partir del dato anterior y de la ecuación de Clausius-Clapeyron calcule a las
diferentes presiones la temperatura correspondiente a cada presión y
compárela con la obtenida experimentalmente. Complete la siguiente tabla:
Ecuación Clausius-Clapeyron: Considere: Hv = 9700 cal /mol R= 1.987 cal/mol°K
Hv = 9700
R = 1.987
Ln
+
T1
+
T2
+
T3
+
T4
Temperatura Experimentalh2 h1 ɅP = Ʌh = h2 – h1
Pt = 585 + ɅP Temperatura Calculada
°C °K mmHg mmHg mmHg mmHg °C °K
92 365.15 9.5 7 2.5 587.5 104.726127 377.876127
96 369.15 12 6.5 5.5 590.5 116.146404 389.296404
98 371.15 14 4 10 595 139.516434 412.666434
100 373.15 16.4 1.5 14.9 599.9 171.561668 444.711668
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Observaciones
Observamos por medio del manómetro que al ir incrementando la temperatura
del agua se presentaron variaciones en la temperatura del gas estas variaciones
las calculamos y comprobamos a través de la ecuación de Clausius-Clapeyron.
Conclusiones
Con la ecuación de Clausius-Clapeyron obtuvimos los valores de temperatura
usados experimentalmente, sin embargo estos tuvieron cierta variación ya que
el manómetro de mercurio tenía un desequilibrio por el agua que estaba
dentro de él, y esto hacia obtener presiones con valores incorrectos, sin
embargo los valores fueron aproximados.
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Bibliografía:
Química general; tercera edición.; whitten, Gailey, Davis.; Mc Graw Hill.
Química General; 5ta. Edición.; McMurry-Fay.; Pearson.
www.elrincondelvago.com
www.monografias.com