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UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO (UNASAM) “AÑO DE
LA DIVERSIFICACION DIVERSIFICACION
PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACION Escuela: Ingeniería De Minas, Geología y Metalurgia Curso:
Fisicoquímica
Docente: Yupanqui Torres Edson Alumno: Aguilar Jamanca Dennys Huerta Cueva Sandro Guillermo Chavez Waldir Jaque Rodriguez Neco Segundo Cacha Nilo Huaraz, Ancash Año:
2015
PRESION DE VAPOR Variación de la presión de vapor con la temperatura La presión de vapor de un líquido es una función creciente de la temperatura, esta relación se determina mediante la ecuación de Clausius-Clapeyron.
= (+ )
(1)
Si V1 0, por ser muy pequeño, entonces:
= ×
(2)
Donde: λvap: cantidad de calor absorbido en la vaporización V1: Volumen de liquido Vv: Volumen de vapor saturado Dp/dT: Velocidad de cambio de presión de vapor con la temperatura. Además; para 1 mol
̅ =
(3)
Remplazando (3) en (4), se tiene:
= × (4) × Ordenando la ecuación (4):
=
×
(5)
Integrante (5) sin límites, cuando λvap es constante (para un intervalo corto de temperatura).
= Resultando:
ln = ×
(6)
Resultado en función de log:
log= . ×
(7)
La ecuación (6) (7) tiene una similitud con la ecuación de la recta, por tanto, graficando.
Gráfico: log P vs 1/T
C
= 2.3 03 Log P
1 Entonces:
λvap = -2.303 R × m
(8)
Integrando la ecuación de Clausius- Clapeyron (5) entre límites definidos cuando λvap es constante:
∫ = ∫ (9) Resolviendo la ecuación (9), se tiene:
ln = [ ×− ]
(10)
Fórmula alternativa:
log = . [ ×− ]
(11)
APARATOS Y REACTIVOS -
Matraz de un litro de capacidad con tapón tri horadado Termómetro Tubo de vidrio en T Tubo en U con mercurio que hace las veces de un manómetro Pinzas de mohr Mechero de bunsen Agua destilada
PARTE EXPERIMENTAL. a) Instalar el equipo de la figura b) Llene el matraz con agua destilada hasta un tercio de su volumen total, mantener las llaves # 1,2 y 3 abiertas. La presión del matraz será igual a
c) d) e) f) g)
h)
la atmosfera, por lo tanto el nivel del mercurio de las dos ramas del tubo en U serán iguales. Cierra las llaves # 2y 3 y mantener abierta la llave # 1. Calentar el agua del matraz con un mechero hasta ebullición. Retira inmediatamente el mechero para evitar sobre calentamiento. Cierre la llave # 2 y abra la llave # 3, el nivel del mercurio en ambas ramas deben ser iguales, de lo contrario espere que se establezca el nivel. Anote las temperaturas y presiones manométricas empezando de 89°C en forma descendente, en intervalos de 2°C. debido al enfriamiento en el matraz el vapor empieza a condensar y crea un ligero vacío dentro de él. Por lo tanto, la columna empieza a subir en la rama derecha y en la misma proporción baja el de la izquierda. Terminado el experimento cierra la llave # 3 y abra la llave # 2 para evitar que el mercurio ingrese al matraz.
CALCULOS Y RESULTADOS Variación de la presión de vapor del agua con la temperatura. Ecuación de Clausius – Clapeyron:
Si:
= ( )
= 0
Si vapor ideal:
=
= = = ×
Ordenando:
= × Integrando límites cuando: = = 1 = × 1 ′ = 2.3 × 03
T(°C)
89°
88°
87°
86°
85°
Pman (mmHg)
0
-17
-32
-46
-56
= =89° () = 506.1 = Según la tabla
Cuadro de resumen: T(°C)
T(K)
1/T(1/K) -3
Pman
Patm
(mmHg)
(mmHg)
Pa (mmHg)
LogPa
1
89°
362
2.762×10
0
506.1
506.1
2.70
2
88°
361
2.770×10-3
-17
506.1
489.1
2.69
3
87°
360
2.777×10-3
-32
506.1
474.1
2.67
4
86°
359
2.785×10-3
-46
506.1
460.1
2.66
5
85°
358
2.793×10-3
-56
506.1
450.1
2.65
=2.303×× 2.702.69 = = = 1 () (1) 2.762×10− 2.770×10− =1.25×10− =2.303××=2.303×1.967×(1.25×10−) =5.72×10 ⁄× Reemplazando en:
1 ′ = 2.3 × 03 − 5.72×10 2.70= 2.303×1.987 ×2.762×10− ′ ′=6.15
GRÁFICO: LogP Vs Y
LogP
= 2.⋋ 303
=
X
(k)
⋋ = -2.303×R×m 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.
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.
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. 414415.
Dr. Edson G. Yupanqui Torres. Manual de Laboratorio de Fisicoquimica.2015.
