DEPENDENCIA DE LA PRESION DE VAPOR DEL AGUA CON LA TEMPERATURA Objetivos.General •
Determinar experimental la curva de equilibrio equilibrio entre entre las fases líquida líquida y vapor para el agua, así como el análisis de la validez de la expresión de Clausius-Clapeyron Clausius-Clapeyron para la presión de vapor en función de la temperatura.
Ese!i"!o •
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Determinar experimentalmente la presión de vapor del agua a distintas temperaturas de ebullición, modicando la presión del sistema. Determinar la relación existente entre la presión de vapor y la temperatura del agua !nalizar el efecto que produce la temperatura sobre el agua y como la "cuación de Clausius - Clapeyron la expresa cuantitativamente.
Mar!o te#ri!o.#a presión de vapor es una de las propiedades más importante y $til de los líquidos, de algunos sólidos y de las disoluciones líquidas a las condiciones que predominan en nuestro entorno ecológico. ecológico. "l cambio de fase de de líquido a vapor se llama vaporización y la temperatura asociada con este cambio se llama punto de ebullición de la sustancia. "xisten tres formas en las que puede ocurrir dic%o cambio& '( "vaporación& se produce vaporización en la supercie de un líquido ) es un proceso de enfriamiento(. *( "bullición& vaporización dentro del líquido. +( ublimación& el sólido vaporiza sin pasar por la fase líquida. ara un líquido cualquiera la vaporización va acompaada de absorción de calor y la cantidad de este, cuando se nos da una presión y una un a temperatura, con las cuales se puede calentar cierto peso de líquido se conoce con el nombre de el calor de vaporización resión de vapor vapor de un líquido es la presión presión gaseosa que e/ercen e/ercen las mol0culas vaporizadas )vapor( en equilibrio con el líquido. #a presión de vapor solo depende de la naturaleza del líquido y de su temperatura. ! mayor temperatura mayor presión de vapor y viceversa. #a presión de vapor de un líquido dado a temperatura constante será aproximadamente constante en el vacío, en el aire o en presencia de cualquier otra mezcla de gases.
"sta variación de la presión de vapor con la temperatura se expresa matemáticamente con la ecuación de Clausius-Clapeyron. #a ecuación de Clausius 1 Clapeyron puede escribirse como&
"sta ecuación puede simplicarse notablemente si suponemos que el volumen molar del líquido, 2# ,es muc%o menor que el volumen molar del vapor ,2 3 , y si suponemos que el vapor tiene un comportamiento de gas ideal. "sta $ltima %ipótesis es válida para condiciones le/os del punto crítico. Con estas %ipótesis la ecuación de Clausius 1 Clapeyron se reduce a&
4ntegrando esta ecuación diferencial entre los puntos )56,6( y )5,(, supuesta constante la entalpía de vaporización, D7 2 , se llega a&
Donde 6 es la presión de vapor a la temperatura 56, límites de integración. "n la 8igura 8igura ' se representa el diagrama de fases para el agua. #a curva que une el punto triple con el punto crítico es la curva de vaporización, lugar geom0trico de los puntos de equilibrio líquido-gas. "sta curva puede ser, en principio, descrita por la ecuación integrada de ClausiusClapeyron, ecuación )+(. 9odelo microscópico& ara que una mol0cula pase del líquido al vapor, debido a las fuerzas fuerzas de co%esión que existen en el estado líquido, debe saltar una barrera energ0tica de altura De. :n resultado resultado general de la estadística de 9ax;ell-
donde b > '?@<5, @< es la constante constante de
D7v ?=a , con =a el n$mero de !vogadro. !vogadro.
Pro!e$i%iento.Como se sabe por la teoría un líquido entra en ebullición a la temperatura la cual su presión de vapor iguala la presión externa a la que está sometida. •
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"l experimento se lo %izo en un dispositivo experimental experimental como se muestra en la gura. "ste dispositivo consistió de dos partes fundamentales. #a primera consistió en una seria de elementos que nos permitieron permitieron medir y varias la temperatura. la segunda consistió en un a serie de elementos que nos permitieron medir y variar la presión. e llenó con sucientemente agua y con unas piedritas de ebullición el matraz donde se %izo rebullir esta, se verico que la válvula estuviera cerrada y que el grifo de refrigeración refrigeración estuviera abierto, e inmediatamente se lo conecto el matraz a la bomba de vacío. "l ob/etivo del serpentín fue condensar el vapor del agua, para que no se entrara en la bomba. :na vez que se comprobó comprobó lo anterior, se esperó a que el dispositivoE dispositivoE produzca el máximo vacío. :na vez que se produ/o el máximo vacío se cerró la válvula, y se esperó unos minutos para que el sistema entre en equilibrio. !( :na vez que el sistema entro en equilibrio, se agregó calor necesario para que al agua empezara empezara a %ervir, debido a que el ambiente no generaba calor. <( :na vez que el agua se %irvió, inmediatamente se anotó anotó la temperatura la cual estaba el sistema, y la diferencia de altura que %abía. C( :na vez que se anotó el valor , se abrió ligeramente la válvula , %asta que la diferencia de altura fuera menor a la anterior con aproximadamente aproximadamente *cm, y se esperó unos minutos %asta que el sistema vuelva a entrar al equilibrio e repitió el procedimiento !, < y C aproximadamente aproximadamente unas '6 veces. or $ltimo se %izo la medición con la válvula completamente abierta es decir una diferencia de alturas igual a 6.
&iblio'ra"a.• •
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