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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