Calor Molar de Vaporización y Punto de Ebullición

Presión de vapor y punto de ebullición

Un líquido hierve cuando su presión de vapor es igual a la presión externa que actúa sobre la superficie del líquido. En este punto se hace posible la formación de burbujas de vapor en el interior del líquido. La temperatura de ebullición aumenta al incrementarse la presión externa. El punto de ebullición de un líquido a una presión de 1 atm es su punto normal de ebullición. El punto de ebullición normal del agua es de 1!". El punto de ebullición es importante en muchos procesos que implican calentamiento de líquidos# incluida la cocción. El tiempo requerido para cocer los alimentos depende de la temperatura. En tanto ha$a agua presente# la temperatura m%xima de los alimentos que se cocinan ser% el punto de ebullición del agua. Las ollas de presión sólo permiten el escape del vapor una ve& que su presión ha excedido cierto valor predeterminado' así# la presión sobre el agua puede rebasar la presión atmosf(rica. El aumento en la presión hace que el agua hierva a una temperatura m%s alta# lo que permite a los alimentos estar m%s calientes $ cocerse con ma$or rapide&. El efecto de la presión sobre el punto de ebullición tambi(n explica por qu( los alimentos tardan m%s en cocerse en sitios elevados que en el nivel del mar. La presión atmosf(rica es m%s baja a ma$or altitud# $ el agua ebulle a una temperatura m%s baja.

Calor molar de vaporización y ecuación de Clausius-Clapeyron

El calor molar de vapori&ación ) Δ H vap ¿ es una medida de la intensida intensidad d de las fuer&as intermolecula intermoleculares res que se ejercen un en líquido. líquido. Esta propiedad propiedad se define define como la energía necesaria para evaporar una mol en un líquido. El calor molar de vapor vapori& i&aci ación ón est% est% relac relacion ionad ado o direc directam tamen ente te con con la magnit magnitud ud de las las fuer fuer&as &as intermoleculares que ha$ en el líquido. *i la atracción intermolecular es fuerte# se

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nece necesi sita ta much mucha a ener energí gía a para para libe libera rarr las las mol( mol(cu cula las s de la fase fase liqu liquid ida. a. En conse consecu cuen encia cia## el líquid líquido o tiene tiene una una pres presión ión de vapo vaporr relat relativa ivamen mente te baja baja $ un elevado calor de vapori&ación. La presión de vapor de equilibrio )+, de un líquido debería de incrementarse con el aumento de temperatura. La relación cuantitativa entre la presión de vapor + de un líquid líquido o $ la tempe temperat ratura ura abso absolut luta a - est% est% dada dada por la ecuac ecuació ión n de "lau "lausiu sius s "lape$ron

H vap + C P=¿ − RT ln ¿ ln ❑

/onde

es logari logaritmo tmo natur natural# al# R es la consta constante nte de los los gases gases )1.0 )1.02 2

cal mol°k ,# $ C es una constante. La ecuación de "lausius"lape$ron tiene la

forma de la ecuación de la recta y 3 mx 4 b5 ln P =

[

−∆ H vap

R

][ ] 1

T

+ C

6 3

mx

4b

7l medir la presión de vapor de un liquido a diferentes diferentes temperaturas temperaturas $ elaborar 1

ungrafica de ln + contra −∆ H vap

R

T se determina la pendiente de la recta# que es igual

. )*e )*e supo supone ne que ∆ H vap

es indepen independien diente te de la temperat temperatura, ura,..

7dvierta que que la pendiente pendiente de la recta para para el agua es ma$or ma$or porque su mucho mucho ma$or ma$or.. *i cono conoce cemos mos los valore valores s de

∆ H vap es

∆ H vap $ P de un líquido a una

temperat temperatura ura dada# dada# es posible posible utili&ar utili&ar la ecuació ecuación n de "lausiu "lausius" s"lape$ lape$ron ron para calcular la presión de vapor del líquido a otra temperatura. 7 temperaturas T 1 $ T 8# 8# las presiones de vapor son P 1 $ P 8. 8. 7 partir de la ecuación H vap + C P =¿ −





H vap P2=¿ − + C RT ln ¿

7l restar la ecuación ecuación

P1 P2

=¿

∆ H vap R

[

1

T 1

−

1

T 2

P1−ln P2=¿

−∆ H vap

ln ¿

R T 1

[

−

− ∆ H vap

R T 2

]

]

ln ¿

La ecuación de "lausius"lape$ron predice que una gr%fica de ln P vs. 19T debe −∆ H vap dar una línea recta con una pendiente igual a 7sí# podemos podemos utili&ar una R gr%fica de presión de vapor contra temperatura para determinar la entalpía de vapori&ación de una sustancia# así5 ∆ H vap

pendiente pendiente x R

=−





;uímica la ciencia central# -heodore l. :ro?n# +earson#

-abla T exp

T exp AB

Ac

0CA" 0A" 0A"

D2.1FA B D0.1FA B D21.1FA B

h2

h1

∆ h =h2

mm hg

mm hg



PT =585 mm d

T calc

T calc AB

Ac

h1= ∆ P







FF mm hg

D2.1FAB

8

1F

F

F0 mm hg

8F

12



F0D mm hg

D.01FA B D0.A B





"%lculos 0CA"4 82D.1F3D2.1FAB 0A"4 82D.1F3D0.1FAB 0A"4 82D.1F3D21.1FAB 1A"4 82D.1F3D2D.1FAB

P1 P2

=¿

∆ H vap R

[

1

T 1

−

1

T 2

]

ln ¿

1

T 2 = R ln

P2

P1 1 + ∆ H T 1

"aso 15 1

T 2 = 1.987

cal 585 mmhg ln mol k 585 mmhg 1 + cal 367.15 ° K 9700 mol

T 2 =367.15 ° K T 2 =367.15 ° K −273.15 =94 A"





1

T 2 = 1.987


T 2 =366.915 ° K T 2 =366.915 ° K −273.15 =93.765 A"

"aso D5

1

T 2 = 1.987


T 2 =369.008 ° K T 2 =369.008 ° K −273.15 =95.858 A"

"aso C5

1

T 2 = 1.987

cal 587.5 mmhg ln mol k 593 mmhg cal 9700 mol

T 2 =371.41 ° K

+

1 371..15 ° K







"onclusiones En esta pr%ctica calculamos experimentalmente la temperatura dos# tambi(n se comprobó que a ma$or temperatura ma$or presión esto se debe al calor de vapor esta relación se expresa con la ecuación "lausius"lape$ron. -ambi(n que un líquido va alcan&ar su punto de ebullición es igual a la presión externa que actúa sobre la superficie del liquido. Gnfluencia de presión presión sobre el punto de ebullición tambi(n explica por qu( los alimentos tardan m%s en cocerse en sitios elevados que en el nivel del mar. La presión atmosf(rica es m%s baja a ma$or altitud# $ el agua ebulle a una temperatura m%s baja.

Calor Molar de Vaporización y Punto de Ebullición

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