Presión de Vapor - Informe de Fisicoquímica

LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA

GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS

Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Química e Ing. Química E.A.P Microbiología y Parasitología

Departamento de Fisicoquímica

PRESIÓN DEVAPOR

Laboratorio

Práctica N°4

Profesor: Dr. Aldo J. Guzmán Duxtan

Grupo

Josue Martínez 15100005

Reaño Quispe Kimberly 15100048

Ventura Rodriguez Josue Enrique 14100143

26 de octubre de 2015

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TABLA DE CONTENIDOS

I. RESUMEN......................................................

II. INTRODUCCIÓN............................................

III. PRINCIPIOS TEÓRICOS.................................

VI. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS...

VI. CONCLUSIONES........................................

VIII. RECOMENDACIONES................................

IX. BIBLIOGRAFÍA............................................

X. APÉNDICE.................................................

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I. RESUMEN

En el siguiente laboratorio, utilizaremos la presión de un líquido

determinado (en este caso será el agua) la cual mediremos con un

manómetro de mercurio, que arrojará el resultado en mmHg. La

presión de vapor de un líquido está definida como la presión que ejerce

el vapor en equilibrio con el líquido a una temperatura dad

En esta práctica utilizaremos la ecuación de Clausius-Clapeyron para

caracterizar la transición de fase entre dos estados de la material, con

esta se puede predecir donde va a dar ese cambio de fase.

La presión de vapor de un líquido es constante a una temperatura dad,

pero aumenta si lo hace la temperatura hasta el punto crítico del

líquido. Cuando se aumenta la temperatura es aumentada o mayor la

porción de moléculas, estas toman la energía necesaria para hacer el

cambio de líquido a vapor, y en consecuencia se precisa mayor presión

para establecer un equilibrio entre vapor y el líquido. Hay un acenso

lento a bajas temperaturas, y luego uno rápido como puede observarse

en el aumento de la pendiente de las curvas. Esta variación de la

presión e vapor con la temperatura se expresa matemáticamente con

la ecuación de Clausius-Clapeyron. Para la transición de líquidos a

vapor P es la presión a la temperatura T ΔH = ΔHv el calor de

vaporización de un peso dado de líquido, y V1 = V el volumen del

líquido, mientras que V2=V es el volumen del mismo pero de vapor

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II. INTRODUCCIÓN

Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entren en

contacto, ya que las moléculas gaseosas se hallan en constante

movimiento. Al estar en movimiento continuo, las moléculas de un gas

golpean frecuentemente las paredes internas del recipiente que los

contiene. Al hacerlo, inmediatamente rebotan sin pérdida de energía

cinética, pero el cambio de dirección (aceleración) aplica una fuerza a las

paredes del recipiente. Esta fuerza, dividida por la superficie total sobre la

que actúa, es la presión del gas.

En la siguiente práctica determinaremos la presión de vapor de los

líquidos mediante el método elástico a temperaturas mayores que la

ambiental y con ellas calcularemos el calor molar de vaporización del

líquido.

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III. PRINCIPIOS TEÓRICOS

PRESIÓN DE VAPOR

Es la presión a la cual el líquido y el vapor se encuentran en equilibrio.

Esta presión llamada también se saturación, es función de la temperatura

e independiente de las cantidades relativas del líquido y de vapor

presentes.

Cada líquido tiene su presión de vapor característica a una temperatura

dada; en el caso de mezclas de líquidos y soluciones, la presión de vapor

depende de la naturaleza y las porciones relativas de la sustancia en la

solución a una temperatura dada. En la práctica sólo consideramos

sistemas de un solo componente en los cuales el líquido y el vapor tienen

la misma composición y existe una presión para una temperatura fija.

Variación de la presión de vapor con la temperatura

La presión de vapor de un líquido es directamente proporcional a la

temperatura. Esta relación se observa mediante la ecuación de Clausius-

Clapeyron:

dPdT

=(∆ H v)/ (V g−V l)T=(∆ H v) /T ∆V

∆Hv: Calor de vaporización=

Vl, Vg: Volúmenes de líquido y gas respectivamente (vapor saturado)

dP/Dt: Relación de la presión de vapor con la temperatura si se asume q Vl

es despreciable en comparación con Vg y que V_ (g=RT/P) y ∆H es

constante, se tiene la siguiente ecuación:

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dPP

=(∆ H v )/(RT2)dT

Integrando se tiene, donde:

ln 〖 P=−(∆ H v )/ (RT2)〗+C

∆Hv: Calor de vaporización

Al plantear ln P vs 1/T. Se obtiene una línea recta cuya pendiente es –

(∆Hv/R), y a partir de ésta se halla ∆Hv.

Para algunos líquidos, integrando entre los limites aproximados y

asumiendo ∆Hv constante en el rango de temperatura de la experiencia,

de a Ec. (3), se obtiene la segunda Ec. Clausius-Clapeyron:

Log〖P_2/P_1 〗= (∆H_v)/R ((T_2-T_1))/ (T_2 T_1)

La presión de vapor también se puede expresar como una función de la

temperatura mediante la ecuación:

ln〖P=A⁄T+BT+CT^2+DT^3…〗

Los coeficientes A, B, C y D se ajustan para las unidades de presión.

Calor latente de Vaporización: Los calores latentes se obtienen

generalmente por evaporización a 1 atm de presión y se representa como

∆H. En términos de entalpia se tiene:

∆U=∆H-∆ (PV)

Donde a presiones moderadas el ∆V es el volumen del vapor formado, ya

que el volumen del líquido puede despreciarse, el volumen del vapor

puede calcularse mediante la Ec. De estado de gas ideal: V=n.R.T/P

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IV. DETALLES EXPERIMENTALES

A) MATERIALES

Llave de triple paso

Balón

Manómetro de mercurio

Termómetro

Cocinilla eléctrica

Papel milimetrado

Regla

Lápiz

B) PROCEDIMIENTO

Se revisó el equipo experimental para determinar la presión a vapor por el

método estático para asegurarnos que se encuentre correctamente instalado.

El matraz con agua destilada se puso en contacto con la cocinilla eléctrica.

Se esperó que el agua contenida en el matraz se caliente hasta ebullición,

manteniendo la llave abierta al ambiente.

Una vez llegado a los 100 0C se retiró de modo inmediato la cocinilla, y se

invirtió el sentido de la llave, de modo que el manómetro quedo conectado

con el balón.

Es nivel de mercurio en ambas ramas del tubo en U debían estar al mismo

nivel.

Se registraron las variaciones de altura a partir de 99 0C hasta los 77 0C con

un intervalo de 1 0C.

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

TABLA Nª 1: CONDICIONES EXPERIMENTALES DE LABORATORIO

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PRESIÓN (mmHg) TEMPERATURA (0C) % HR756 94

TABLA Nª2: DATOS EXPERIMENTALES

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1do EXPERIMENTO

1/T (K-)

Pm

(mmHg)

Patm

(mmHg)

Pabs

(mmHg)

Ln

Pabs

1/372

0 756 756 6.628

1/371

20 756 776 6.654

1/370

50 756 806 6.692

1/369

71 756 827 6.717

1/368

110 756 866 6.763

1/367

122 756 878 6.777

1/366

153 756 909 6.812

1/365

166 756 922 6.826

1/364

177 756 933 6.838

1/363

193 756 949 6.855

1/362

214 756 970 6.877

1/361

236 756 992 6.899

1/360

244 756 1000 6.907

1/359

260 756 1016 6.923

1/358

280 756 1036 6.943

1/357

292 756 1048 6.954

1/356

315 756 1071 6.976

1/355

328 756 1084 6.988

1/354

343 756 1099 7.002

1/353

357 756 1113 7.014

1/352

370 756 1126 7.026

1/351

380 756 1136 7.035

1/350

389 756 1145 7.043

1/349

403 756 1159 7.055

1/348

409 756 1165 7.060

1/347

420 756 1176 7.069

1/346

432 756 1188 7.080

2do EXPERIMENTO

1/T (K-)

Pm

(mmHg)

Patm

(mmHg)Pabs

(mmHg)Ln

Pabs

1/372

0 756 756 6.628

1/371

33 756 789 6.670

1/370

52 756 808 6.694

1/369

74 756 830 6.721

1/368

105 756 861 6.758

1/367

117 756 873 6.771

1/366

136 756 892 6.793

1/365

157 756 913 6.816

1/364

186 756 942 6.848

1/363

200 756 956 6.862

1/362

211 756 967 6.874

1/361

236 756 992 6.899

1/360

244 756 1000 6.907

1/359

260 756 1016 6.923

1/358

280 756 1036 6.943

1/357

290 756 1046 6.952

1/356

309 756 1065 6.970

1/355

323 756 1079 6.983

1/354

340 756 1096 6.999

1/353

350 756 1106 7.008

1/352

356 756 1112 7.013

1/351

376 756 1132 7.031

1/350

386 756 1142 7.040

1/349

393 756 1149 7.046

1/348

408 756 1164 7.059

1/347

420 756 1176 7.069

1/346

433 756 1189 7.080



TABLA DE DATOS TEÓRICOS

Hteórico

TABLAS DE RESULTADOS Y % DE ERROR

m1 R1 H1

15.923 0.979591 -15.59802

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7

m2 R2 H 2

15.763 0.982089 -15.48066

8

% Error (experimento Nº1) % Error (experimento Nº2)

GRÁFICOSExperimento Nº1

Experimento Nº 2

UNMSM 11

0 5 10 15 20 25 30 35 6,300

6,400

6,500

6,600

6,700

6,800

6,900

7,000

7,100

7,200

f(x) = 15.9226600985222 x + 6678.19458128079R² = 0.9595591300841

Ln Pabs Linear (Ln Pabs) Linear (Ln Pabs)



UNMSM 12

0 5 10 15 20 25 30 356,300

6,400

6,500

6,600

6,700

6,800

6,900

7,000

7,100

7,200

f(x) = 15.7630541871921 x + 6678.65763546798R² = 0.96448639085869

Ln Pabs

Ln PabsLinear (Ln Pabs)



VI. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En este laboratorio se obtuvo un error del 4% con respecto al calor molar

de vaporización para la experiencia 1 y del 5% para la experiencia 2. Esto

se debe a los siguientes factores:

Para este laboratorio el error con el que posiblemente nos hayamos

topado sería que al momento de medir las distancias estas no hayan sido

precisas ya que conforme vaya bajando la temperatura se debe de

inmediatamente apuntar la medida en la que se encuentra.

Otro error es que posiblemente no se haya equilibrado rigurosamente

antes de comenzar a dictar las alturas ya que ambas columnas deben de

comenzar en el mismo punto.

Es así que para mejores resultados se debe de tener más precisión en

todas las mediciones que se haga ya que cada una es importante para

cada paso que a continuación se haga. De no ser así se podría llegar a un

porcentaje de error muy grande el cual ya no sería aceptable.

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V. CONCLUSIONES

El objetivo principal de esta práctica ha consistido en estudiar la variación

de la temperatura de ebullición del agua con la presión a la cual se está

sometiendo el líquido. Inicialmente hemos calentado el agua hasta que se

ha puesto a hervir. Para que se pusiera a hervir hemos necesitado que el

dispositivo alcanzara la temperatura de 100 °C. A continuación hemos

abierto una llave para que entrara cierta cantidad de vapor y aumentar de

este modo la presión manométrica. Luego de hacer los cálculos se puede

comprobar que conforme iba disminuyendo la temperatura a la cual se

somete el líquido, más aumentaba presión manométrica pero disminuía la

presión del vapor. La temperatura que debe alcanzar el líquido y la

presión del sistema guardan entre sí una relación que se puede linealizar

para comprobar la proporcionalidad.

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VIII. RECOMENDACIONES

Tenemos que tener en cuenta que al momento de marcar las alturas en

el papel milimetrado al variar el manómetro debemos hacerlo de la

manera más rápida posible ya que la temperatura sigue bajando.

Con respecto al termómetro debemos considerar que no puede estar

calibrado por lo tanto no podemos guiarnos de que el punto de

ebullición se alcanzara a los 100 °C por lo que debemos examinar el

agua y percatarnos exactamente cuándo comienza a evaporarse.

Además al momento de retirar el papel milimetrado y comenzar a

medir las diferencias de alturas debemos hacerlo con una regla

milimetrada ya que el papel podría no estar calibrado.

Por último para disminuir nuestro rango de error debemos repetir la

experiencia varias veces.

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IX. BIBLIOGRAFÍA

Chang, Raymond. “Química 6ta edición”, pp. 204-213

CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica, segunda edición. México:

Fondo Educativo 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.

http://academic.uprm.edu/ccsde/QuimicaFisica/Presion%20de%20vapor

%20de%20un%20liquido%20puro.pdf

http://slbn.files.wordpress.com/2008/09/tabla_presion-de-vapor.pdf

http://mural.uv.es/ferhue/2o/labter/Curva_equilibrio_liquido-

vapor_FHG.pdf

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http://mural.uv.es/ferhue/2o/labter/Curva_equilibrio_liquido-vapor_FHG.pdf

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http://slbn.files.wordpress.com/2008/09/tabla_presion-de-vapor.pdf

http://academic.uprm.edu/ccsde/QuimicaFisica/Presion%20de%20vapor%20de%20un%20liquido%20puro.pdf

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