Informe Gases Fisicoquimica

LABOR ABORA ATOR TORIO IO DE FISICOQUÍMICA  TEMA: GASES

 Profesor: Ing. Agerico Pantoja Cadillo

Integrantes:

Código:

Flores Alvarez Ivan Adrian

13170065

Pientel !aos "ino #avid

1$1700%%

Flores &ar'(es &aricielo )scarlet*

13170$17

Fec*a de realización: 0+ de se,tie-re de $015 Fec*a de entrega: 15 de se,tie-re de $015 (rno: &artes de 10:00/1$:00 *oras.

Ciudad universitaria 20!

I.

"""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""" """""""""""""" # !)&)2:"""""""""""""""""""""

II.

""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""" $ 4)I:""""""""""""""""""""

III.

F2#A&)2 )!IC:"""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""$ 8ases ideales""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""" """""""""""""" $ 8ases reales"""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""" %

I. P!C)#I&I)2 )9P)!I&)2A""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""& I.1 &ateriales"""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" & I.$ !eactivos"""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""" """"""""""""""& &

""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""& """""""""""""""""& I. 3 Procediiento tcnico """"""""""""""""""""" I.3.1 #eterinación #eterinació n de la densidad de gases ,or el todo de ;ctor """""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" & &e,erientales """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2 .3 C?lc(los """""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""""" # .3.1 .3.1 #ensidad de 8ases ,or el todo de ;ctor &e
"""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""" 2' I. C2C"I2: C2C"I2:""""""""""""""""""""" """""""""""""""""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""" """"""""""""""""""""""""""""""""2! """"""""""""""""""""""2! II. #ICI2:""""""""""""""""""""" III. 4I4"I8!AFA""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""2!



I.

!)&)2: )l o-jetivo ,rinci,al de la ,r?ctica es el de deterinar las ,rinci,ales ,ro,iedades de los gases BCC" 3DE coo ,or eje,lo la de ca,acidad calor;ficaE ediante el todo de Clent < #esores o ta-in la ,ro,iedad de densidadE ediante el todo de ;ctor &e
( 100−h )

100  P ´ b = P¿

F 

!e,lazando los valoresE *allaos: PH-75+.73 a-in teneos '(e corregir el vol(en del aire des,lazado a condiciones norales:  PCN  x V CN   PCL V CL T CN 

=

T CL V CN = 0.0179 L

"(ego deterinaos la densidad teórica del va,or a condiciones noralesE segGn la ec(ación de 4ert*elot:

[

 R ´ = R 1 +

9 T C  P 128 P c T 

(

2

1−

6 T C  2

T 

)]

  L atm mol K 

"(ego de ree,lazar los valoresE de la ec(ación de 4ert*elotE o-teneos:

 R =58.87

 LmmHg molK 

"(ego deterinaos la densidad del va,or a condiciones norales. CN 

 ρ Experimental=

m … V CN 

CN 

 ρ Experimental= 8.0459

CN 

 ρ Teórico=

 g  L

´  P  M   R ´ T 

CN 

 ρ Teórico=5.18

g  L

Para ,oder deterinar el ,orcentaje de errorE (tilizareos la sig(iente fór(la:

| |

E =

V t −V e V t 

 x 100

E = 55

Para ,oder *allar la relación de ca,acidades calor;ficasE necesitareos la sig(iente fór(la: ! =

C  P C V 

=

h1 h 1− h2

! exp=1.263 C " =9.4752

1 cal mol K 

C  p = 11.4612

1 cal mol K 

"(ego *allareos el ,orcentaje de error:

| |

E =

V t −V e V t 

 Error ! 

aire

 x 100

=9. 784

 Error C  = 86.078 "

 Error C  =61.9225  p

II.

4)I:

Estudiar las principales propiedades de gases en este caso del cloroformo CHCL3 y del aire, tales como densidad y capacidad calorífica respectivamente.

III.

F2#A&)2 )!IC:

n gas constit(
"os gases ideales. "os gases reales.

8ases ideales J"as olc(las de (na gas ideal son ,(nt(alesE es decir son de fora esfrica < de diensión Bvol(enD des,recia-leK 1. Jn gas real tiende a (n co,ortaiento ideal a ,resiones -ajas < te,erat(ras altasE ,or'(e a dic*as condiciones las f(erzas interolec(lares tienden a cero.K $

Ecuación universal de los Gases Ideales

 Institut( de Cien)ias * +u,anidades- QUÍMICA Análisis de principios  y aplicaciones, LUMBRERAS edit(res- T(,( I- Li,a- ../ !%2- 200" 2 Institut( de Cien)ias * +u,anidades- QUÍMICA Análisis de principios y aplicaciones, LUMBRERAS edit(res- T(,( I- Li,a- ../ !%'- 200"

)s denoinada ta-in ec(ación de estado de los gases idealesE ,or'(e nos ,erite esta-lecer (na relación de f(nciones de estadoE '(e definen (n estado ,artic(lar de (na cierta cantidad de gas BnD.  PV =nRT … ( 1) #  n= ´  M 

#onde:

!L constante (niversal de gases 

L

vol(en del gasE de-e edirse sie,re en litros B"D



L

te,erat(ra del gasE de-e edirse en escala Melvin BMD

P

L

,resión a-sol(ta del gas

tras foras de e>,resar la ec(ación (niversal: #   PV = RT … ( 2 )  M 

#onde N es la asa en graos del gas < & la asa olar del gasE e>,resado en gOol. )n

f(nción

 PM =

a

la

densidad

B $=

#  V 

D

del

gas

teneos:

#   RT %PM = $RT … ( 3 ) V 

8ases reales Presentan f(ertes atracciones interolec(laresE siendo el vol(en significativo res,ecto al total. )stos gases no sig(en la ec(ación B1D < en la B$D < B3D se ree,laza ! ,or (n !H. )>isten ec(aciones llaadas ec(aciones de estadoE '(e corrigen las desviaciones de la idealidadE entre ellas teneos la de 4ert*elot.

[

 R ´ = R 1 +

9 T C  P 128 P c T 

(

2

1−

6 T C  2

T 

)]

 Latm  … ( 4 ) mol K 

Capacidades caloríficas de los Gases

"a ca,acidad calor;fica de (na s(stancia es el calor necesario ,ara elevarE en (na (nidad terotrica. a< dos ti,os de ca,acidad calor;fica: a ,resión constante < a vol(en constante. "a relación entre a-as ,(ede ser deterinada e>,erientalente ediante el todo de Clent < #esores. &ediante este todoE en (n sistea a ,resión s(,erior a la atosfricaE se realiza (na e>,ansión dia-?ticaE < l(ego (n calentaiento a vol(en constante ,ara (n sistea de este ti,o se c(,le: C  P C V 

=

ln P 1− ln P0 ln P 1− ln P0

… (5 )

= si el ca-io de ,resión es ,e'(eoE sa-iendo '(e  p= ρgh : ! =

C  P C V 

=

h1 h 1− h2

… (6)

I. P!C)#I&I)2 )9P)!I&)2A" I.1 &ateriales  1 aso de 600 ".  1 aso de $50 ".  1 aso de 50 ".  1 "(na de reloj.   A,olla de vidrioE ,inza < teróetro.

I.$ !eactivos Cloroforo BCCl3D I. 3 Procediiento tcnico I.3.1 #eterinación de la densidad de gases ,or el todo de ;ctor &e
-D Colocaos ag(a en el vaso ,reci,itado < anteniendo a-ierto el ta,ón del t(-o de va,orización < la llave de la -(reta cerradaE dejaos '(e el ag(a contenida en el vaso
,ero c(ando sta
dD A-rios la llave de la -(reta ig(alaos los niveles de ag(a de sta con la ,era. Colocaos el ta,ón al t(-o de va,orización < o-servaos en c(antos il;etros se desnivela-a el ag(aE toaos nota < '(itaos el ta,ón. eD A-rios la a,olla < la colocaos en el t(-o de

va,orizaciónE

inediataente cerraos este t(-o con el ta,ón. A contin(aciónE (na vez '(e el ag(a deja de descender ig(alaos los niveles. fD Cerraos la llave de la -(reta < es,eraos 10 in(tosE a contin(ación toaos la te,erat(ra del ag(a contenida en la ,era. I.3.$ !elación de las ca,acidades calor;ficas ,or el todo de Clent < #esores: aD Araos el e'(i,o as; coo lo (estra la sig(iente fi g(ra:

-D a,aos 4 con el dedo < con a<(da del -alón otorgaos gas al sistea. 4o-eaos *asta '(e el desnivel de ag(a en el anóetro sea de 10 cent;etros. cD #esta,aos 4 < la ta,aos inediataente en el oento en el '(e a-as raas del anóetro se cr(zan ,or ,riera vez. dD )s,eraos '(e se esta-ilice el l;'(ido anotrico < leeos la n(eva diferencia de alt(ras. eD !ealizaos el iso ,rocediiento con las sig(ientes diferencias de alt(ras iniciales: 15E $0 < $5 c.

. CA"C" = !)"A# .1 a-las de datos e>,erientales a-la 2Q1: Condiciones e>,erientales de la-oratorio PmmHg! &'(

"#C!

$H%



%$R%

a-la 2Q$: #eterinación de la densidad de gases ,or el todo de ;ctor &e
*.+(+

1R.%

%$a-la 2Q3: !elación de las ca,acidades calor;ficas ,or el todo de Clent < #esores

2+ cm!

+* +' /*

2/ cm!

h´1

 BcD

10

h´2 ( cm )

1.R

h´1

 BcD

15

h´2 ( cm )

3.$

h´1

 BcD $0 *1 BcD

h´2 ( cm )

%.1

*$ BcD

/'

h´1

 BcD

$5

h´2 ( cm )

5.6

-./ "alas de datos teóricos

a-la 2Q%: #atos del cloroforo 3 "emperatura crítica 1! Presión crítica mmHg! Peso molecular g4mol!

'3(.+'

%11R$ 11R.3+

a-la 2Q5: #atos del ag(a % "emperatura crítica 1! Presión crítica mmHg! 5ensidad g4mL!

(&.+3*

165R+% 0.3$3

a-la 2Q6: #atos del aire 5 "emperatura crítica 1! Presión crítica mmHg! 5ensidad g4mL!

+3/.'

$+$7$ 0.35

.3 C?lc(los .3.1 #ensidad de 8ases ,or el todo de ;ctor &e
( 100−h )

F … (7 ) 100  P ´ b= P¿

iendo:

# 1ERR R- Manual del Ingeniero Químico, M) Gra3 +i44- T(,( #- ..#! ' 1ERR R- Manual del Ingeniero Químico, M) Gra3 +i44- T(,( #- ..#! ! 1ERR R- Manual del Ingeniero Químico, M) Gra3 +i44- T(,( #- ..#!

PH-E P-:

,resión -arotrica corregida < ,resión -arotricaE

res,ectivaente. F

: ,resión de va,or de ag(a a te,erat(ra a-iente.

*

: @de *(edad en el aire

#atos: P-756g * R%@ F $1.07 g6 !ee,lazando en B7D:

(

 P´ b = 756 −

)

100 −94 21.07 100

PH-75+.73gSB+D -D Corrección del vol(en de aire des,lazado a condiciones norales BC2D E$73.15ME 760g. #e la fór(la:  PCN  x V CN   P CL V CL T CN 

=

T CL

… ( 9)

iendo: C2: condiciones norales C": condiciones de la-oratorio #atos: PC2  760 g C2  $73.15 M $ 1ERR R- Manual del Ingeniero Químico, M) Gra3 +i44- T(,( #- ..!%

C2  T PC"  PH-75+.73g C"  $R7 M C"  1R.% " 760 mmHg&V CN  273.15 K 

=

758.73 mmHg &19.4 mL 297 K 

V CN = 1.783 mL&

1 L 3

10 mL

=0.0178 L

cD #eterinar la densidad teórica del gas a C2E (sando la ec(ación de 4ert*elot: #e la ec(ación B3D  ρ

´  P  M  =  R ´ T 

CN  Teórico

)c(ación de 4ert*elot: ec B%D  R ´ = R

[

1

+

9 T C  P 128 P c T 

(

2

1

−

6 T C  2

T 

)]

 Latm mol K 

iendo: !H

 constante corregida

!

 Constante de los gases ideales

CE PC 

e,erat(ra < ,resión cr;tica del gas

 < P e,erat(ra < ,resión del gas !ee,lazando datos en B%D

[

( (

 9 ( 536.15 K & 21.028 mmHg )  L mmHg 536.15 K   R ´ =62.32 1+ 1− 6 mol K  128 ( 41.192 mmHg &296.15 ) 296.15 K 

) )] 2

 R ´ =58.87

 LmmHg mol K 

!ee,lazando !Hen B3D 760 mmHg& 119.38 CN 

 ρ Teórico= 62.2452

CN 

 ρ Teórico=5.18

g mol

 LmmHg &273.15 mol K 

g  L

dD #eterinaos la densidad e>,eriental del gas a C2E dividiendo la asa entre el vol(en corregido. CN 

 ρ Experimental=

CN 

 ρ Experimental=

m …( 6 ) V CN  0.1641 g 19.4 L

CN 

 ρ Experimental= 8.045

 g  L

.3.$ !elación de las ca,acidades calor;ficas ,or el todo de Clent < #esores aD #eterinaos la relación de ca,acidades calor;ficas ,or el todo de Cleent < #esores. UPara (na alt(ra teórica de *10c

+ /

2+cm!

2/cm!

10 15

1.R 3.$

Lallaos el ,roedio ,ara a-as alt(ras h´1=

12.1 + 13.9 + 13.0 + 14.2 =12.5 cm 4

h´2=

0.4 + 1.4 + 1.6 + 2.6 =2.05 cm 4

L a-iendo el ,roedioE *allaos ' n−1

√

2

2

(13.3 −12.1) +( 13.3 −13.9 ) '  = 2−1 n− 1 h1

n− 1

' h

1

= 0.9847

√

2

2

(1.4 −0.4 ) +( 1.4 −1.4 ) '  = 2− 1 n− 1 h2

n− 1

' h

2

= 0.7483 n−1

L A*ora *allaos ( h =

( h1 =

( h2 =

0.9487

√ 4 0.7483

√ 4

' 

… ( 10 )

√ n

=0.4743

= 0.3742

! 10=

L A*ora *allaos

h1 h1−h2

… ( 11)

! 10= ! ´10 ) ( ! 10 h´1

!´ 10=

=   13.3 =1.1176 ´h1−h´ 2 13.3−1.4

( ! =

√

( )( )( ) ( h1

2

h´ 1

( h2

+

2

h´ 2

+

( h1

2

´h1

n

( ! 10=

√

(

0.4743 13.3

)( 2

… ( 12)

0.3742 1.4 4

)( 2

0.4743 13.3

)

2

( ! 10= 49.14 ! 10=1.1176 ) 0.4914

UPara (na alt(ra de *15c 2+cm!

2/cm!

15.0

3.$ 1.6

15

+ /

LProedio de las alt(ras h´1=14.525 cm h´2=2.35 cm

La-iendo el ,roedioE *allaos ( h  con la ec(ación B10D ( h1 =0.1797 ( h2 =0.6198

6 A*ora *allaos

! 15

 con la ec(ación B11D

!´ 15= 1.1930

Con la ec(ación B1$D *allaos ( ! 15=0.1322 ! 15=1.1930 )0.1322

UPara (na alt(ra de *$0c

+ /

LProedio de las alt(ras h´1=19.725 cm

2+cm!

2/cm!

$0 $0

%.1 %.15

h´2=2.60 cm

La-iendo el ,roedioE *allaos ( h  con la ec(ación B10D ( h1 =0.4498 ( h2 =0.8718

6 A*ora *allaos

! 20

 con la ec(ación B11D

!´ 20= 1.1518

Con la ec(ación B1$D *allaos ( ! 20=0.1684 ! 20=1.1518 ) 0. 1684

UPara (na alt(ra de *$5c

+ /

2+cm!

2/cm!

$5 $5

5.6 5.+

LProedio de las alt(ras h´1=2 5 cm h´2=5 .6 cm

La-iendo el ,roedioE *allaos ( h  con la ec(ación B10D ( h1 =0.6382 ( h2 =1.6181

6 A*ora *allaos

! 25

 con la ec(ación B11D

!´ 25= 0.1077

Con la ec(ación B1$D *allaos ( ! 25=0.1322

! 15=1.3758 )0.1077

Uallaos C, < Cv teóricos: a-iendo '(e: C  p C "

=! aire =1.4 … (13 )

C  p − C " = R … ( 14 )

C,1.%Cv 1.%Cv/Cv0.0+$ 0.39 C " =0.082

 Latm 1cal & mol K  4.129 &10−2 atmL

C " =5.0922

cal mol K 

C  p = 7.0782

cal molK 

UA*ora *allaos C, < Cv e>,eriental teneos: ! exp=1.263 ! exp=

Cp =1.263 C"

C  p − C " =0.082

  Latm 1 cal & mol K  4.129 &10−2 atm L

1.2096 C " −C " = 1.986

0.2096 C " =1.986

C " =9.4752

1 cal mol K 

1 cal mol K 

C  p = 11.4612

1 cal mol K 

1 cal mol K 

.% a-las de res(ltados < @ de errores #eterinación de la densidad de gases ,or el todo de ;ctor &e
|

E =

|

5.18−8.045 &100 5.18

E = 55

!elación de las ca,acidades calor;ficas ,or el todo de Clent < #esores a-la 2Q7 h1 ( cm ) ´ h

h2 ( cm )

13.3 0.%7%3

(h !´ 10 ( !  !´ 10 ) ( ! 

1.% 0.37%$ 1.1176 0.%R1% 1.1176V0.%R1%

a-la 2Q+ h1 ( cm )

h2 ( cm )

1%.5$5 0.17R7

´ h

(h !´ 15 ( !  !´ 15 ) ( ! 

$.35 0.61R+ 1.1R30 0.13$$ 1.1R30V0.13$7

a-la 2QR h1 ( cm ) ´ h

h2 ( cm )

1R.7$5 0.%%R+

(h !´ 20 ( !  !´ 20 ) ( ! 

$.6 0.+71+ 1.151+ 0.16+% 1.151+V0.16+%

a-la 2Q10 h1 ( cm ) ´ h

h2 ( cm )

$7.+$5

7.6

0.63+$

(h !´ 25 ( !  !´ 25 ) ( ! 

1.375+ 0.1077 1.375+V0.1077

V T −¿ V 

 E

V T 

¿ ¿ E =¿  Error ! 

aire

|

|

 Error ! 

aire

1.4

|

5.0922 −9.4752 &100 5.0922

|

 Error C  =  p

|

7.0782 −11.4612 & 100 7.0782

=9 * 784

 Error C  = 86.0728 "

 Error C  =61.9225  p

|

− = 1.4 1.26 & 100

 Error C  = "

1.61+1

I. C2C"I2:  )n el sig(iente la-oratorioE *allaos el vol(en corregido

salindonos el valor teórico de 17.+3 l < n(estro valor  e>,erientalE edido ,or el des,lazaiento del ag(a de la -(retaE 1R.% lE ,or lo c(al n(estro ,orcentaje de error /+.0R@E (n error en e>ceso.  )n este la-oratorio ta-in *allaos la densidad teórica del

cloroforo salindonos 5.+ gO" < n(estro valor e>,eriental +.0%5 gO"E siendo n(estro ,orcentaje de error de 55@E ,orcentaje en defectoE ,or otivos coo el al ,esaje de la asa del cloroforoE coo ta-in la del vol(en des,lazado.  )n este la-oratorio *allaos el coeficiente adia-?tico '(e ,or 

todo e>,eriental o-t(vios 1.$63 < ,or (n dato teórico sa-eos '(e es 1.%E ,or lo c(al n(estro ,orcentaje de error es de R.7+@E (n ,orcentaje de error en defecto.

!)C&)2#ACI2)  Instalar -ien los e'(i,os con los '(e se va a tra-ajarE en este caso

el de ictor &eionesE de-en de estar  *erticaente cerradas.  )star atentos en el e>,eriento de ictor &e,eriento de Cleent < #esoresE tener -ien ,resionada la ang(erilla ,ara '(e no esca,e gasE < cerrar r?,idaente el t(-o de la ta,aE ni -ien cr(cen los l;'(idosE ,ara evitar ?rgenes de errorE ,ara ello n(estra velocidad de reacción de-e ser ,ronta.

II. #ICI2:

•

)l ,orcentaje de error o-tenido en el ,rier e>,eriento f(e de-ido a '(e no se t(vo la ra,idez necesaria al colocar la a,olla con el cloroforo dentro del t(vo de ensa
•

)n el caso del e>,eriento de la relaciones de las ca,acidades calor;ficas no se t(vo el c(idado ni ra,idez al oento de cerrar la entrada de aire < l(ego al o-servar el cr(ce de los eniscos.

III. 4I4"I8!AFA 1. Instit(to de Ciencias < (anidadesE QUÍMICA Análisis de principios y aplicaciones, "&4!)!A editoresE oo IE "iaE ,,/ 57$E $00+. $. Instit(to de Ciencias < (anidadesE QUÍMICA Análisis de principios y aplicaciones, "&4!)!A editoresE oo IE "iaE ,,/ 57%E $00+. 3. P)!!= !E Manual del Ingeniero Químico, &c 8raW illE oo 3E ,,135 %. P)!!= !E Manual del Ingeniero Químico, &c 8raW illE oo 3E ,,135 5. P)!!= !E Manual del Ingeniero Químico, &c 8raW illE oo 3E ,,135

$" P)!!= !E Manual del Ingeniero Químico, &c 8raW illE oo 3E ,,57