UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN FACLTAD DE INGENIERIA CURSO BASICO
INFORME # 3 PRESIÓN DE VAPOR SATURADO PARA LÍQUIDOS PUROS NOMBRE COMPLETO: Alvarez Velasco Cesar Alejandro.
CARRERA: Ing. Petrolera.
DOCENTE: Ing. Jorge Avendaño Chalco.
AYUDANTE: Aux. William
FECHA DE REALIZACION: 11/!/1".
FECHA DE ENTREGA: 1#/!/1"
PRESION DE VAPOR SATURADO PARA LIQUÍDOS PUROS 1. OBJETIVO:
ANDRES
$eterminar la ental%ia de va%orizaci&n de un l'(uido %uro) a %artir de la medida de su %resi&n de va%or a di*erentes tem%eraturas.
. FUNDAMENTO TEÓRICO: +a %resi&n de va%or se de*ine como la %resi&n en la cual la *ase l'(uida , el va%or se encuentra en e(uili-rio dinmico su valor est en *unci&n de la tem%eratura , es inde%endiente de las cantidades de l'(uido , va%or %resentes mientras existan am-as. 0n la situaci&n de e(uili-rio) las *ases reci-en la denominaci&n de l'(uido saturado , va%or saturado. 0sta %ro%iedad %osee una relaci&n inversamente %ro%orcional con las *uerzas de atracci&n intermoleculares) de-ido a (ue cuanto ma,or sea el m&dulo de las mismas) ma,or de-er ser la cantidad de energ'a entregada ,a sea en *orma de calor u otra mani*estaci&n2 %ara vencerlas , %roducir el cam-io de estado. +a e-ullici&n de un l'(uido se %resenta cuando la %resi&n de va%or iguala a la %resi&n externa. 0l %unto de e-ullici&n normal es la tem%eratura a la cual la %resi&n de va%or es igual a una atm&s*era a nivel del mar2. +a energ'a re(uerida %or cada mol de sustancia (ue cam-ia de *ase li(uida a va%or se denomina calor molar de va%orizaci&n de un l'(uido. +a di*erencia entre la eva%oraci&n , e-ullici&n se constitu,e en *unci&n a la a%licaci&n. 0va%oraci&n es un *en&meno de su%er*icie) mientras (ue e-ullici&n es un *en&meno de volumen. +a ental%ia de va%orizaci&n es la cantidad de energ'a necesaria %ara (ue la unidad de masa 3ilogramo) gramo) mol) etc.2 de una sustancia (ue se encuentre en e(uili-rio con su %ro%io va%or a una %resi&n de una atmos*era %ase com%letamente del estado l'(uido al estado gaseoso. +a %resi&n de va%or var'a en *unci&n de la tem%eratura) a medida (ue aumenta la tem%eratura) la %resi&n de va%or muestra una ra%idez de cam-io cada vez ma,or. +a le, (ue nos regula) la variaci&n de la %resi&n de va%or P2 de un l'(uido %uro con la tem%eratura 42 viene dada %or la ecuaci&n de Claussius5Cla%e,ron. dP dT
=
∆ H v ⋅ P R ⋅ T 2 ……………………(1)
∆ H v 5Integrando esta ecuaci&n , considerando
constante tenemos6
dP
∆ H v ⋅ dT
∫ P = ∫ R ⋅ T
Ln( P ) = −
2
Ln( P ) = B ⋅
1 T
∆ H v R
1
⋅ + C T
+ C ………………...(2)
5$onde la %endiente de la recta tiene el valor de6 B = −
∆ H v R
777777777 82
54e&ricamente se conoce (ue el valor de la ental%'a de va%orizaci&n del agua es de6
∆ H v −teorico = 9720 cal mol
3.PROCEDIMIENTO: I9ICI: $0+ +A;:
Armar el ?acer correr agua li-re %or el re*rigerante , mediante la -om-a crear un vac'o no ma,or a 1@mmhg ¿0s
necesario realizar el ex%. A %resi&n constante=
Colocar en el matraz de Claissen @ ml de >I9 $0+las +A;:
!. C"LCULOS: A Corregir las lecturas -aromBtricas , calcular las %resiones a-solutas. $Para %oder corregir recurriremos a la siguiente *ormula considerando6 P Atm
= 495mmhg
P Abs
= P Atm − P m
N% P& '&&() PA*+ '&&() 1 51@ 8## 511 8D 3 51 !8 5D !11 ! 5# !1" 5" !@ / 5 !81 0 5 !8D 5! !!D 1 58 ! 2 1 5@ !8 1 1 51 !#1 1 !D 3
TA*+', 8.! 8". 8". 8".#D 8#."@ 8#."#8 8D.## 8D)# 8.1! 8.1@ 81.8 81.#1 8@."##
510 490 470 450 Presion (mmhg)
430 410 390 370 350 355
356
357
358
359
360
361
362
363
Temperatura (K)
;2 Era*icar P vs 4
C2 0lige convenientemente un %unto de la curva P vs 42 , trace una tangente %or Bl. A %artir del dP dT
valor
∆ Hv
as' o-tenido de la %endiente , los corres%ondientes valores de P , 4 calcule un valor de
mediante la ecuaci&n 12.
∆ H ⋅ P = v 2 dT R ⋅ T dP
∆ H v =
dP R ⋅ T 1 dT
⋅
2
P 1
…………(A) dP dT
Para el valor de dP P 7 − P 6 = dT T 7 − T 6
=
recurriremos a los valores de la gr*ica P vs 4. 439 − 431
= 13.793 mmhg 359.668 − 359.088 K
dP = 13.793 mmhg dT K
∆ H v = 13.793 mmhg ⋅
62.4
K
mmhg ⋅ L ⋅ 356.040 2 K 2 K ⋅ mol 388mmhg
= 281196.0301 mmhg ⋅ L mol
6.25 6.2 6.15 6.1 6.05 Ln(P)
6 5.95 5.9 5.85 5.8 0
0
0
0
0
0
0
∆ H v = 8965.61 cal mol
1/T
$2 Era*icar +n P2 vs. 1/4 , ajustar la recta resultante %or el mBtodo de m'nimos cuadrados. LnP = A + B ⋅
A = 19.75
B = −4913.55
1 T
r = −0.9967908252
LnP = 19.75 − 4913 .55 ⋅
1
T
7777777;2 02 $eterminar el calor de va%orizaci&n a %artir de la recta ajustada.
1 T
LnP = 19.75 − 4913.55 ⋅
1
T
B = −
∆ H v R
$onde6
7777782 B = −4913.55 K
Fe %uede o-servar (ue6
∆ H v Igualando ; con el ecuaci&n 82 %ara hallar B = −4913.55 = −
se o-tiene6
∆ H v
∆ H v = 4913.55 K ⋅1,987
R
cal k ⋅ mol
∆ H v −exp erimental = 9763.22 cal mol >2 Averiguar si el l'(uido sigue la regla de trouton. X teo
Considerando6
=
∆ H v T ebull .
= 21 cal k ⋅ mol
cal ∆ H v −exp erimental = 9763.22 mol
T ebull . = 362.788 K
=
= 26.91 cal 362.788 k ⋅ mol
9763.22
% Error =
X teo
− X exp
X teo
21 − 26.91 21
⋅ 100%
⋅ 100% = 28.14%
0l l'(uido sigue la regla de trouton con error a%roximado de @#G E2 Calcular el error relativo del calor de va%orizaci&n o-tenido en *orma ex%erimental res%ecto al valor -i-liogr*ico.
% Error =
∆ H v −teo − ∆ H v − exp ⋅ 100% ∆ H v −teo
∆ H v −teo = 9720 cal mol
Considerando6 % Error = 0.44%
% Error =
∆ H v −exp = 9763.22 cal mol
9720 − 9763.22 9720
⋅ 100% = 0.44%
GUESTIONARIO: 1. +as %resiones de va%or del ?C9 s&lido , l'(uido res%ectivamente son6 log P [ mmhg ] = 9.33902 − 1864.8 ⋅
log P [ mmhg ] = 7.74460 − 1453.1 ⋅
1 T
777..12
0ntre @!"." , @# H2.
7777@2
0ntre @ , 8 H2.
1 T
Calcular6 a.
∆ Hsub ∆ Hvap
.
. .
∆ Hfund . ". Calcular la tem%eratura , %resi&n en el %unto tri%le. #. 0l %unto de e-ullici&n normal. !.
Log ( P ) = A +
A$ Fe sa-e (ue6 B = −
$&nde6
B
⋅
1
2.303 T
∆ H R
777 82
7777. !2
Com%arando las ecuaciones 12 , 82 log P [ mmhg ] = 9.33902 − 1864.8 ⋅
Log ( P ) = A +
B
⋅
1
2.303 T
1 T
B 2.303
= −1864.8
B = −4294.63k
Igualando con el ecuaci&n !2 B = −4294.63k = −
∆ Hsub
∆ Hsub = 4294.63 K ⋅ 1.987
R
cal K ⋅ mol
∆ Hsub = 8533.4 cal mol Log ( P ) = A +
B$ Fe sa-e (ue6 B = −
B
⋅
1
2.303 T
777 82
∆ H
$&nde6
R
7777. !2
Com%arando las ecuaciones @2 , 82 log P [ mmhg ] = 7.74460 − 1453.1 ⋅
Log ( P ) = A + B 2.303
= −1453.1
B
⋅
1 T
1
2.303 T
B = −3346.5 K
Igualando con el ecuaci&n !2 B = −3346.5 K = −
∆ Hsub
∆ Hsub = 3346.5 K ⋅ 1.987
R
∆ Hsub = 6649.5 cal mol C2. Fe sa-e (ue6
?C9s2
∆ Hsub
?C9g2
∆ Hf
∆Hv ?C9l2
∆ Hs = ∆ Hf + ∆ Hv
∆ Hf = ∆ Hs − ∆ Hv
cal K ⋅ mol
cal ∆ Hf = 1883.9 mol
∆ Hf = 8533.4 − 6649.5
$2. 0n el %unto tri%le coexisten las tres *ases) F&lido) +'(uido) Easeoso en este %unto los tres tienen la misma %resi&n , tem%eratura. Igualando la ecuaci&n 12 , @26 9.33902 − 1864.8 ⋅
$es%ejando 46
1 T
= 7.74460 − 1453.1 ⋅
1 T
T = 258.2 K
1 P = 130.83mmhg
258.2
02. tilizamos la ecuaci&n de Claussius Cla%e,ron %ara hallar en %unto de e-ullici&n normal.
P 2 ∆ Hv 1 1 = R ⋅ ( T − T ) P 1 1 2
Ln
$&nde6
P118.#8mmhg 41@#.@H P@"mmhg 4@===
760 = 6649.5 ⋅ ( 1 − 1 ) 130.83 1.987 258.2 T 2
Ln
$es%ejando 4 @6 T
= 298.78 K
Punto de e-ullici&n normal @. A %artir de la tem%eratura de e-ullici&n de un l'(uido , de la su%osici&n (ue o-edece la regla de trouton. A2 Calcular la Presi&n de Va%or a Cual(uier tem%eratura. ;2 +a tem%eratura de e-ullici&n del Bter et'lico es 8!. oC con esto calcular la %resi&n de va%or a @oC con la ecuaci&n o-tenida en el anterior inciso. A2 FegKn la ecuaci&n de Claussius Cla%e,ron6 dP dT
Integrando , considerando
=
∆ H v ⋅ P R ⋅ T 2
∆ Hv , Independiente de la temperatura: ∆ H v 1 ⋅ + C Ln ( P ) = − R T %%%%%.. &1$
Como se trata de Bter diet'lico no %olar2 , segKn la condici&n del %ro-lema la regla de trouton ser la siguiente6
∆ Hv
= 21 cal T Ebu ll K ⋅ mol %%%%%%. &2$
Considerando P1atm , reem%lazando @2 en 12. Ln(1) = −
− 21 cal K ⋅ mol
[
]
1.987 cal K ⋅ mol
+ C C = 10.569 %%%%.. &3$
∆ H v R
⋅ 1 + 10.569 T
P = e
10.569−
∆ Hv R⋅T
T Ebu ll = 34.6 + 273 = 307.6 K
;2 Fi
∆ Hv
cal = 21 307.6 K K ⋅ mol
cal ∆ Hv = 6459.6 mol
T Ebu ll = ( 20 + 273) K = 293 K '
P = e
10.569−
6459.6 1.987⋅293
P = 0.59atm
8. A (ue tem%eratura hervir una soluci&n de ? 8P:! en la ciudad del Alto P!mmhg2 la tem%eratura de e-ullici&n de esta soluci&n a nivel del mar se incrementa en 1oC %or cada 1 L de la concentraci&n del cido. +a concentraci&n del cido se determina
⋅
titulando una al'cuota de 1ml de este con .@1 gramos de 9a @C:8 @?@: F:+6 ?allando la concentraci&n de ? 8P:!6
∆ Hv = 10 kcal mol
[ H 3 P! 4 ] =
0.216 g#a 2 C!3 ⋅ 2 H 2 ! 10mlH 3 P! 4
1molH 3 P!4 3e" − gH 3 P! 4
⋅
1000mlH 3 P! 4 1 LH 3 P!4
⋅
106 g#a 2 C!3 142 g#a 2 C!3 ⋅ 2 H 2 !
⋅
2e" − g#a 2 C!3 1e" − gH 3 P!4 106 g#a 2 C!3
⋅
1e" − g#a 2 C!3
⋅
= 0.1014[ ] [ H 3 P! 4 ] = 0.1014[ ]
Como se tiene6 4* concentraci&n2 T = T 0
+
∆T C ⋅ ∆C
$onde6
4 1C M4increm. $e 4
Cconcentraci&n MCincrem. $e Concen.
10 o C 1[ ]
⋅ 0.1014[ ]
T Ebul
= 101.01 0C → A nivel del mar
Lediante la ecuaci&n de Claussius Cla%e,ron la 4 0-ull en el alto ser6
P 2 ∆ Hv 1 1 = R ⋅ ( T − T ) P 1 2 1
Ln
Con los datos de6 P@!mmhg P1"mmhg
4111.1N@"82H 4@=
∆ Hv = 10 kcal mol 450 = 10000 ⋅ ( 1 − 1 ) 760 1.987 374.01 T 2
Ln
$es%ejando 4 @6 T 2
= 359.99 K
". C:9C+FI:90F O <0C:L09$ACI:90F6 5Fe ha realizado la medici&n exacta de la ental%ia de va%orizaci&n de un li(u'do %uro , se determin& su error %orcentual con el valor te&rico. 5Fe determin& ex%erimentalmente (ue la tem%eratura de e-ullici&n del agua en la ciudad de la %az es de #DC esto de-ido a varios *actores como ser (ue el term&metro a utilizar no sea mu, con*ia-le o (ue el ex%erimento no se ha,a realizado correctamente. 59o se %udo veri*icar exitosamente la regla de trouton %ara este li(u'do de-ido a ciertos *actores los cuales no cum%len con esta regla.
5Fe recomienda tra-ajar con materiales de con*ianza %ara %oder realizar el ex%erimento exitosamente. Fe recomienda IA6 • • • •
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