INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PRESIÓN DE VAPOR (INFLUENCE OF TEMPERA TEMPER ATURE ON THE VAPOR VAPOR PRESSURE) José L. Ascencio 1, Generitd Ramírez 2.Miguel Á.Delgado 3 1, 2,3 ni!ersidad Distrital "rancisco José de #aldas. 1, 2 $studiantes %uímica "ísica
3
Docente. &ogot', D. #., Agosto 2( de 2(1)
RESUMEN: La *r'ctica de la+oratorio nos *ermiti identi-icar la in-luencia de la tem*eratura en la *res *resi in n de !a*or !a*or del del agua agua dest destililad ada a medi median ante te un mont monta ae e /ue /ue cont contení enía a *rinci *rinci*al *almen mente te agua, agua, aire 0 calor calor a/uí la tem*erat tem*eratura ura desem*e desem*e un *a*el *a*el im*ort im*ortant ante e en la !arianza !arianza de los !alores !alores de *resin *resin de !a*or !a*or 0 !olume !olumen n del sistema, dando como resultado cam+ios de estado /ue a-ectaron todo el sistema a+iert a+ierto, o, demost demostrand rando o así la interac interacci cin n con su entorno. entorno. Los Los datos o+ten o+tenido idoss consistían consistían en un cam+io cam+io de la *resin de !a*or con res*ecto res*ecto a la tem*eratura tem*eratura en un sistema con-ormado *or una +ur+ua de aire con !a*or de agua, donde *ara el tratamiento de datos se re/uería manear el aire contenido en la +ur+ua como un gas ideal.
PALABR PALABRAS AS CLA CL AVE 4resin de !a*or, tem*eratura, !aria+les termodin'micas. ABSTRACT 56e la+ allo7ed us to identi-0 t6e in-luence o- tem*erature in t6e !a*or *ressure o- distilled 7ater using a montage containing mostl0 7ater, air and 6eat 6ere t6e tem*erature *la0ed an im*ortant role in t6e !ariance o- t6e !alues o- !a*or *ressure and !olume o- t6e s0stem, resulting state c6anges t6at a--ected t6e entire o*en s0stem, demonstrating t6e interaction 7it6 t6eir en!ironment. Data o+tained 1 2(1321)(1(8 0unior.199:; 0unior.199:;6otmail.com 6otmail.com 2 2(1311)((<) geramirezr ;correo.udistrital.edu.co
consisted o- a c6ange o- !a*or *ressure 7it6 res*ect to tem*erature in a s0stem com*rised o- an air +u++le 7it6 steam, 76ic6 -or data *rocessing re/uired to 6andle t6e air +u++les contained in t6e s0stem as an ideal gas. =a*or *ressure, tem*erature, tem*era ture, t6ermod0namic !aria+les. KEY WORDS: =a*or
INTRODUCCIÓN: >ormalmente cuando se dea un !aso con agua a la intem*erie esta tiende a e!a*orase de un modo gradual, *ero si se dea el agua en un reci*iente cerrado est esta se e!a* e!a*or orar ar' ' cre creando ando un e/ui e/uilili+r +rio io en el sist siste ema e!a* e!a*or orac aci in n 0 condensacin. #uan #uando do ciert cierta a canti cantida dad d de un lí/uid lí/uido o se dea dea en un reci reci*i *ien ente te cerrad cerrado, o, las las moléculas /ue se !an a esca*ar /uedan encerradas en un reci*iente cerrado en un es*acio de-inido. #uando un sistema alcanza un estado en el cual la !elocidad de e!a*oracin es igual a la !elocidad de condensacin, es decir cuando la !elocidad de las moléculas /ue a+andonan el lí/uido es igual a la !elocidad con la /ue !uel!en a él, se esta+lece esta+lece un e/uili+rio din'mico /ue es es cuando dos *rocesos o*uestos ocurren simult'neamente. =isualmente se *uede decir /ue no ocurre nada, *ero al alcanzar e/uili+rio las moléculas gaseosas del agua est'n sus*endidas so+re el lí/uido creando una *resin 6acia este la *resin de !a*or de un lí/uido es la *resin /ue es constante eercida *or el !a*or so+re un lí/uido cuando se esta+lece un e/uili+rio La *resi *resin n de !a*or !a*or H 2 O(l ) ↔ H 2 O( g) consiste en la !elocidad con el /ue se esca*an las moléculas de la -uerza /ue las mantiene unidas, esta es *ro*orcional a la tem*eratura. $n los lí/uidos cam+ia la *resin de !a*or, de*endiendo del lí/uido, seg?n con la !elocidad en la /ue este se e!a*ore ma0or ser' su *resin de !a*or. $s decir, la tendencia tendencia de las moléculas moléculas de *asar de una -ase a otra de*ende de la intensidad intensidad de las -uerzas intermoleculares de la -ase lí/uida. La *resin de !a*or de un
lí/uido es inde*endiente del !olumen del reci*iente /ue lo contiene 0 su !alor *ermanece constante a una tem*eratura dada. #lausius@cla*e0ron *ostularon la *resin de !a*or de un lí/uido se incrementa a medida /ue aumenta la tem*eraturaB. La ecuacin clausius@cla*e0ron muestra la de*endencia cuantitati!a de la *resin de !a*or de un lí/uido con la tem*eratura. ln
P 2 P1
=
∆ H vap ° 1 1 ( − ) R T 1 T 2
n lí/uido reci+e el cali-icati!o de !ol'til si tiene una *resin de !a*or relati!amente alta 0 se e!a*ora con ra*idez en las condiciones am+ientales.
(1)
Ental!a "# $a%&'a'*n "#l a+,a (K- .%l/1)0 2345 5eniendo en cuenta /ue el sistema a estudiar, se analizar' desde las características de los gases ideales, ca+e resaltar las *rinci*ales
/
$l !olumen de las moléculas es des*recia+le com*arado con el !olumen total de un gas.
/
(6)
>o 6a0 -uerza de atraccin entre las moléculas
/ A condiciones normales se de-ine n Cn?m. de molesE 1 mol 4 C4resinE 1 atm = C=olumenE 22,F L 5 C5em*eraturaE 2<3 R C#onstanteE PV =nRT
0,082
atm∗ L K ∗mol
MATERIALES3 M7TODOS Y E8UIPOS: H 1 4ro+eta de 1( ml H 1 5rí*ode H 1 =aso de *reci*itados de 1L H 1 4laca de calentamiento H n !aso de *reci*itados de H 1 5ermmetro H 1 Mec6ero 1)(ml H 1 Agitador
REACTIVOS
H Agua destilada MÉTODOS
Ie inici llenando la *ro+eta de 1( ml 0 el !aso de *reci*itado de 1 L con agua destilada, a continuacin se
introducir' la *ro+eta in!ertida en el !aso de
*reci*itado deando una +ur+ua de 2 ml en la *ro+eta. Ie cu+ri la *ro+eta com*letamente con agua destilada con a0uda del !aso de *reci*itados de 1)( ml se *rocedi a calentar 6asta /ue la tem*eratura del agua lleg a los 8(#, *osteriormente se retir el mec6ero. Ie midi el !olumen de +ur+ua a medida /ue esta i+a disminu0endo al igual /ue la tem*eratura. $stas medidas se realizaron cada !ez /ue el !olumen de la +ur+ua disminu0e (,2 ml.
IMAGEN N° 1. Montaje realizado para medir la presión de vapor de la burbuja en el sistema.
IMAGEN N° 2. Aumento en la temperatura del sistema, hasta una temperatura de 80 °C
RESULTADOS: VARIABLE 4resin de &ogot' CmmKg #onstante de los gases CmmKgLmol Aire seco Cmol =olumen inicial CL 5em*eratura inicial C
REPRESENTACIÓN <)( :2.3: ).:(9:)$@) (.((2 291.1)
Tabla N° 1. Tabla de condiciones iniciales para realizar los cálculos del laboratorio.
T#.#&at,&a (9C) 8( <8 <:
V%l,.#n (.L) : : : ),F ),2 ) F,8 F,: F,F F,F F,2 F 3,8 3,8 3,: 3,: 3,F 3,F 3,2 3,2 3 3 3 2,8 2,8 2,8
T#.#&at,&a (K) 3)3 3)1 3F9 3F< 3F< 3F< 3F) 3F) 3F) 3F3 3F3 3F1 3F1 339 339 33< 33< 33) 33) 333 333 331 329 32< 32) 323
V%l,.#n (L) (,((: (,((: (,((: (,(()F (,(()2 (,(() (,((F8 (,((F: (,((FF (,((FF (,((F2 (,((F (,((38 (,((38 (,((3: (,((3: (,((3F (,((3F (,((32 (,((32 (,((3 (,((3 (,((3 (,((28 (,((28 (,((28
M%l# T%tal# (,(((1)2)<2 (,(((1)3FF1 (,(((1)F32( (,(((139:88 (,(((13F)1F (,(((1293F1 (,(((12F88: (,(((119:83 (,(((11FF<9 (,(((11)1F: (,(((1(9913 (,(((1()292 (,(((1(((28 (,(((1((:18 (,((((9)322 (,((((9)88< (,((((9():( (,((((911(1 (,((((8)
M%l# "# Va%& "# a+,a (,((((9:F<) (,((((9<3FF (,((((98223 (,((((83)91 (,((((<8F18 (,((((<32FF (,((((:8<9( (,((((:3)8: (,(((()8383 (,(((()9()( (,(((()381: (,((((F919: (,((((F3931 (,((((FF)21 (,((((3922) (,((((39<91 (,((((3FF:F (,((((3)((F (,((((29:F) (,((((3(1:( (,((((2F<:9 (,((((2)2)< (,((((2)<)2 (,((((2(<:2 (,((((2123) (,((((21<1F
F&a'*n .%la& a+,a (,:3232:9FF (,:3FF(9192 (,:3:F91FF1 (,)98F1)211 (,)829:9:F2 (,)::288F28 (,))(819923 (,)3129(3)F (,)(998)3<1 (,)1282F8(1 (,F89:2)982 (,F:<23(:)F (,F3919(1:2 (,FF2F<<923 (,F11)(FF
Tabla N° 2. Tabla de resultados de los datos de temperatura, volumen, moles, racción molar ! presión de vapor, tomados a varias unidades de temperaturas.
P&#'*n "# Va%& 3)F,1 3)),3 3):,F 33),1 32:,) 31<,1 3(8,) 29<,) 28),: 28<,2 2
Presion de vapor Vs Temperatura 420.0 370.0 320.0
Presin de vapor (mm!")
270.0
Presion de vapor Vs Tempera tura
220.0 170.0 120.0
52 56 60 64 68 72 76 80 50 54 58 62 66 70 74 78
Temperatura (°C)
Gráfica N°.1. "elación entre la presión de vapor del a#ua $mm%#& con el cambio de temperatura $°C&
#nP Vs 1$T 14.00 12.00 10.00 8.00
%n P
#nP Vs 1$T
6.00 4.00 2.00 0.00
0
0
0
0
0
1$T
Gráfica N°2. "e#resión lineal de la presión de vapor
0
Tabla N°3. "e#resión lineal de la presión de vapor
In P ),8< ),8< ),88 ),81 ),<9 ),<: ),<3 ),<( ),:) ),:: ),:1 ),)< ),)1 ),)1 ),FF ),F) ),3: ),3< ),2< ),28 ),1F ),1: ),1< ),(2 ),(F ),()
1;T (,((2832 (,((28F8 (,((28:F (,((2881 (,((2881 (,((2881 (,((289< (,((289< (,((289< (,((291F (,((291F (,((2931 (,((2931 (,((29F9 (,((29F9 (,((29:: (,((29:: (,((298F (,((298F (,((3((2 (,((3((2 (,((3(2 (,((3(38 (,((3()< (,((3(<: (,((3(9)
Y0/<=>315? @ 1434
A continuacin los datos tomados a una sola tem*eratura T#.#&at,&a (9C) 8( <8 <:
V%l,.#n (.L) : : ),: ),F F,8 F,F F 3,8 3,: 3,F 3,2 3 3 2,8 2,8 2,8
T#.#&at,&a (K) 3)3 3)1 3F9 3F< 3F) 3F3 3F1 339 33< 33) 333 331 329 32< 32) 323
V%l,.#n (L) (,((: (,((: (,((): (,(()F (,((F8 (,((FF (,((F (,((38 (,((3: (,((3F (,((32 (,((3 (,((3 (,((28 (,((28 (,((28
M%l# T%tal# (,(((1)2)<2 (,(((1)3FF1 (,(((1FF(32 (,(((139:88 (,(((12F88: (,(((11)1F: (,(((1()292 (,(((1((:18 (,((((9)88< (,((((911(1 (,((((8:2)< (,((((813)F (,((((818F8 (,((((<:8)9 (,((((<<331 (,((((<<81(
M%l# "# Va%& "# a+,a (,((((9:F<) (,((((9<3FF (,((((8<93) (,((((83)91 (,((((:8<9( (,(((()9()( (,((((F919: (,((((FF)21 (,((((39<91 (,((((3)((F (,((((3(1:( (,((((2)2)< (,((((2)<)2 (,((((2(<:2 (,((((2123) (,((((21<1F
F&a'*n .%la& a+,a (,:3232:9FF (,:3FF(9192 (,:1()2:)FF (,)98F1)211 (,))(819923 (,)1282F8(1 (,F:<23(:)F (,FF2F<<923 (,F1F9
P&#'*n "# Va%& 3)F,1 3)),3 3F1,9 33),1 3(8,) 28<,2 2:1,: 2F<,8 232,F 21),2 19),8 1<3,9 1<:,2 1)1,3 1)3,8 1):,3
Tabla N° 4. Tabla de resultados de los datos de temperatura, volumen, moles, racción molar ! presión de vapor, tomados a una sola unidad de temperatura
Presion de vapor Vs Temperatura 420.0 370.0 320.0
Presin de vapor (mm!")
270.0
Presion de vapor Vs Tempera tura
220.0 170.0 120.0 50 55 60 65 70 75 80
Temperatura (°C)
Gráfica N°.3. "elación entre la presión de vapor del a#ua $mm%#& con el cambio de temperatura $°C&
#nP Vs 1$T 14.00000 12.00000 10.00000 8.00000
%n P
#nP Vs 1$T 6.00000 4.00000 2.00000 0.00000 0.00283
0.002&3
0.00303
1$T
Gráfica N°4. "e#resión lineal de la presión de vapor
In P ),8:9)9 ),8<288 ),83F)( ),81FF< ),<31)9 ),::(12 ),):<(( ),)12)< ),FF8F( ),3<1FF ),2<<13 ),1)82) ),1<1)< ),(191( ),(3)F8 ),()1:(
1;T (,((283 (,((28) (,((28: (,((288 (,((29( (,((291 (,((293 (,((29) (,((29< (,((298 (,((3(( (,((3(2 (,((3(F (,((3(: (,((3(8 (,((3(9
Tabla N°5. "e#resión lineal de la presión de vapor
DISCUCIÓN DE LOS RESULTADOS Al calentar el sistema de la +ur+ua con aire limitada *or el agua, se le *ro*orciona energía cinética a las moléculas de agua *ara /ue !enzan las -uerzas de atraccin 0 *asen a estado gaseoso generando una mezcla de aire con !a*or de agua dentro del sistema de la +ur+ua, lo cual se e!idencia en un aumento del !olumen de ésta, Ceste sistema no se encuentra aislado mec'nicamente ni térmicamente es a+ierto, 6omogéneo 0 corres*onde a un *roceso iso+'rico 0 no isotérmico. A la tem*eratura de 8(# se retir la -uente de calor 0 el !olumen de la +ur+ua descendi lentamente de :,8 a 2,: ml 6asta /ue la tem*eratura lleg a los )(#, esto se de+e a /ue la !elocidad del *roceso de e!a*oracin decrece si disminu0e la tem*eratura, *or lo tanto, slo una *orcin menor de las moléculas del agua *ueden tener la energía necesaria *ara esca*ar del lí/uido 0 las /ue se encontra+an en estado gaseoso al c6ocar con la su*er-icie del lí/uido se condensan 0 son ca*turadas *or el mismo, reduciendo nota+lemente el !olumen del sistema de la +ur+ua. #onsultando la +i+liogra-ía 1 0 2, cuando la !elocidad de e!a*oracin iguala a la de condensacin se conlle!a a /ue el lí/uido 0 el gas esta+lezcan un e/uili+rio donde la -ase gaseosa eerce cierta *resin so+re la -ase lí/uida a di-erentes tem*eraturas. 4ara el tratamiento e-ecti!o de los datos se re/uería tener en cuenta la *resin atmos-érica en la /ue se realiz el eN*erimento, eso con el -in de e!itar /ue el lí/uido llegue a la tem*eratura en la cual tiene su *unto de e+ullicin la *resin de &ogot' es a*roNimadamente ):( mmKg 0 el agua 6ier!e a esta *resin a a*roNimadamente 93# *or eso se decidi /ue el sistema slo llegaría a una tem*eratura m'Nima de 8(#, con estos datos o+tenidos se realiza una re*resentacin gr'-ica Ln 4 !s 5 C mediante un an'lisis de regresin lineal, la cur!a o+tenida es una recta una resta /ue muestra la *ro*orcionalidad de *resin 0 tem*eratura, en esta se e!idencia los *e/ueos inter!alos de tem*eratura 0 *resin en /ue se realizaron las medias, esta nos *resenta una *endiente de
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CONCLUSIONES 1. $n esta *r'ctica se determin la *resin de !a*or del agua a distintas tem*eraturas inicialmente desde 8( # 6asta )( #, se o+ser! /ue al disminuir la tem*eratura las moléculas de agua en estado de !a*or em*iezan a disminuir 0 regresan a su estado lí/uido, es decir, a medida /ue disminu0e la tem*eratura disminu0e la *resin de !a*or, lo /ue eN*lica el com*ortamiento *ara+lico de la gr'-ica. 2. La *resin de !a*or es la *resin de un sistema cuando el lí/uido se 6alla en e/uili+rio con su !a*or 0 es inde*endiente del !olumen del reci*iente /ue lo contiene. 3. Ie o+ser! eN*erimentalmente la *resin de !a*or del agua a di-erentes tem*eraturas, ocurriendo una modi-icacin en la *resin del sistema, de+ido a la de*endencia /ue eNiste entre am+as, 0a /ue las moléculas de un sistema siem*re tienden a estar en e/uili+rio,
al aumentar el !a*or en este disminu0 o se
des*laz la *resin del aire, con el -in de mantener el e/uili+rio de la *resin total del mismo. F. A *artir de los datos o+tenidos se *udo cum*lir el o+eti!o *rinci*al de la *r'ctica, la cual consisti en determinar eN*erimentalmente el calor de e!a*orizacin del agua, con los datos se realiza la relacin gra-ica de la 4 !s 5 0 Ln 4 !s 5 C mediante un an'lisis de regresin lineal.
BIBLIORAFA 1. Ounus A, #engel. Mic6ael A, &oles. C2((9. 5ermodin'mica. C:P edicin. MéNico. $ditorial McGra7 Kill. 4ags. 1F9@1)1 2. Qra, >. Le!ine. C2((F "isico/uímica. C)P edicin. Madrid, $s*aa. $ditorial McGra7 Kill. 4ag. 2)2
3. 5e6odore, L. &ro7n, C2((F %uímica la ciencia central, 9 edicin, $ditorial 4earson, 4rentice 6all MéNico. F. eit6 J, Laidler, J6oan K Meiser, C1998 "isico/uímica, 1 edicin, $ditorial MéNico. ). Marnon, Iamuel K, 4rutton, #arl-, C2((), "undamentos de "isico/uímica, MéNico, $ditorial Limusa. :. D.$ Roller. "ísica 0 5ermodin'mica. $s*aa. 2((<. *. <3)
ANEOS PREUNTAS COMPLEMENTARIAS
1 C,Gl# %n la a&at#&!t'a "# la a&t!,la ,# #?l'an #l %.%&ta.'#nt% "# ,n +a '"#al 4ara un gas cual/uiera, este estar' constituido *or *artículas mo!iéndose al azar 0 c6ocando contra las *aredes del reci*iente, *ara eN*licar meor el com*ortamiento de los gases se *ro*onen una serie de características de un modelo terico de gas Cgas ideal o terico. @Las *artículas del gas son *e/ueísimas com*aradas con el !olumen del reci*iente. @Ie mue!en al azar con distintas !elocidades de manera /ue, si aumenta la tem*eratura, aumenta la !elocidad de las *artículas del gas. @ >o eNisten -uerzas de atraccin entre ellas. @ $n su mo!imiento, c6ocan entre ellas 0 con las *aredes del reci*iente cum*liéndose las le0es de los c6o/ues el'sticos. @ #uando c6ocan a*arecen las -uerzas o interacciones entre ellas o con las *aredes del reci*iente. @ Los c6o/ues con las *aredes del reci*iente *roducen el e-ecto /ue llamamos *resin so+re las mismas.
6 8,J t'% "# 't#.a # t&aaa #n #t# #?#&'.#nt% $n el eN*erimento realizado se tra+a un sistema termodin'mico a+ierto dado /ue se *odía o se *udo intercam+iar energía Ccalor 0 materia Cla +ur+ua se alarg de+ido a la e!a*oracin del agua contenida inicialmente en la *ro+eta. 5am+ién se *udo e!idenciar un sistema termodin'mico no mec'nicamente aislado dado /ue la +ur+ua /ue inicialmente esta+a contenida en la *ro+eta in!ertida en el !aso de *reci*itado esta+a eN*uesta al cam+io 0 e!identemente esta cam+io su
!olumen al -inalizar el eN*erimento, un sistema no térmicamente aislado es a/uel /ue intercam+ia energía con sus alrededores es el caso /ue e!idenciamos en el eN*erimento realizado dado /ue a este se le suministra+a calor, el cual era e!idenciado *or el aumento de tem*eratura del sistema. A la 6ora de retirar el calor esta tem*eratura disminuía constantemente del correr del tiem*o.
(<)
< 8,J # la &#'*n "# $a%& La *resin de !a*or se de-ine como a/uella *resin a la cual un lí/uido en estado *uro 0 su !a*or est'n en e/uili+rio a una determinada tem*eratura. $sta *ro*iedad se incrementa cuando la tem*eratura aumenta, 0 !ice!ersa. La *resin de !a*or es una medida de la !olatilidad de una sustancia es decir, de su ca*acidad *ara *asar de un estado lí/uido o slido a uno gaseoso 0, *or lo tanto, de *asar de un medio como el suelo, las *lantas o los cuer*os de agua a la atms-era.
C,Gl # #l #nt'"% !'% "#l %t,la"% "# la l# "# Dalt%n
$sta le0 esta+lece como enunciado La *resin total de una mezcla es igual a la suma de las *resiones *arciales /ue eercen los gases de -orma inde*endiente. #on esto se re-iere a /ue la *resin *arcial es la contri+ucin de cada com*onente a la *resin total de una mezcla. $n las mezclas de gases ideales Csin interaccin entre los com*onentes, se mide como la *resin /ue eercería cada com*onente de una mezcla *or se*arado, si estu!iera a la tem*eratura de la mezcla, ocu*ando el !olumen de la mezcla. A *artir de sus mediciones Dalton deduo /ue dos gases son una mezcla 0 /ue actua+an de una manera mutuamente inde*endiente. 4or eem*lo si se colocan tres gases distintos en un reci*iente de determinado !olumen C=, se *uede considerar /ue cada uno de estos gases ocu*ara todo el !olumen del reci*iente, es decir, con-ormara el !olumen del reci*iente 0 tendr'n la misma tem*eratura.
Ii estudi'ramos cada uno de estos gases en -ormas se*aradas, la contri+ucin a la *resin de cada com*onente est' directamente relacionada con el n?mero de moles del com*onente 0 de los c6o/ues /ue tienen las moléculas con las *aredes del reci*iente. Dado /ue cada com*onente tiene el mismo !olumen 0 la misma tem*eratura, la di-erencia de las *resiones /ue eercen los tres distintos gases se de+er'n a los distintos n?meros de moles.
5 8,J &#la'*n a #nt&# la t#.#&at,&a la &#'*n "# $a%& La *resin de !a*or en los lí/uidos crece r'*idamente al aumentar la tem*eratura así, cuando la *resin de !a*or es igual a 1 atms-era, el lí/uido se encuentra en su *unto de e+ullicin 0a /ue el !a*or, al !encer la *resin eNterior, se *uede -ormar en toda la masa del lí/uido 0 no slo en su su*er-icie. La relacin entre la tem*eratura 0 la *resin de !a*or saturado de las sustancias, no es una línea recta, en otras *ala+ras, si se du*lica la tem*eratura, no necesariamente se du*licar' la *resin, *ero si se cum*lir' siem*re, /ue *ara cada !alor de tem*eratura, 6a+r' un !alor -io de *resin de !a*or saturado *ara cada lí/uido. La eN*licacin de este -enmeno se +asa en el aumento de energía de las moléculas al calentarse. #uando un lí/uido se calienta, estamos suministr'ndole energía. $sta energía se traduce en aumento de !elocidad de las moléculas /ue lo com*onen, lo /ue a su !ez signi-ica, /ue los c6o/ues entre ellas ser'n m's -recuentes 0 !iolentos. $s -'cil darse cuenta entonces, /ue la cantidad de moléculas /ue alcanzar'n su-iciente !elocidad *ara *asar al estado gaseoso ser' muc6o ma0or, 0 *or tanto ma0or tam+ién la *resin.
4 E?'t'&G al+,na "'#&#n'a #nt&# la #$a%&a'*n la $a%&'a'*n $n alg?n *rinci*io no, *ero 0a al *ro-undizar la !a*orizacin se re-iere a un cam+io de estado, en este caso de lí/uido a gaseoso donde la tem*eratura uega un *a*el -undamental en este *roceso este *roceso de e!a*orizacin *uede lle!arse a ca+o de dos -ormas
$!a*oracin 0 4unto de e+ullicin. A cual/uier tem*eratura, el lí/uido *asa lentamente a estado gaseoso, el *roceso se denomina e!a*oracin. $l *aso es lento *or/ue son las *artículas /ue se encuentran en la su*er-icie del lí/uido en contacto con la atms-era las /ue se !an esca*ando de la atraccin de las dem's *artículas cuando ad/uieren su-iciente energía *ara li+erarse. 4artículas del lí/uido /ue se encuentran en el interior no *odr'n recorrer demasiado antes de ser ca*turadas de nue!o *or las *artículas /ue la rodean. A una determinada tem*eratura determinada se *roduce el *aso de lí/uido a gas en todo el !olumen del lí/uido el *roceso se denomina e+ullicin. #ual/uier *artícula del interior o de la su*er-icie ad/uiere su-iciente energía *ara esca*ar de sus !ecinas, la energía se la *ro*orciona la -uente calorí-ica /ue le 6a lle!ado a dic6a tem*eratura. 4or tanto, el cam+io de estado denominado !a*orizacin se *uede *roducir de alguna de estas -ormas 4or e!a*oracin /ue tiene lugar en la su*er-icie del lí/uido, es lenta 0 a cual/uier tem*eratura, aun/ue aumenta la e!a*oracin con la tem*eratura. 4or e+ullicin /ue tiene lugar a una determinada tem*eratura Ctem*eratura de e+ullicin, es tumultuosa 0 tiene lugar en cual/uier *arte del lí/uido Csu*er-icie o interior. ()
= E?'t'&G al+,na "'#&#n'a #nt&# #l al%& #n'l# #l al%& lat#nt# Ii, dado /ue el calor latente o calor de cam+io de estado, es la energía a+sor+ida *or las sustancias al cam+iar de estado, de solido a lí/uido, Ccalor latente de -usin, o de lí/uido a gaseoso Ccalor latente de !a*orizacin. Al cam+iar de gaseoso a lí/uido 0 de lí/uido a solido se de!uel!a la misma cantidad de energía. Al suministrar m's calor cuando la sustancia 0a 6a llegado al *unto de cam+io de estado la tem*eratura *ermanece constante 0a /ue no es necesario a+sor+er m's energía dado /ue 0a 6a llegado a su *unto m's alto. Mientras tanto el calor sensi+le es a/uel calor /ue se le suministra a la sustancia e!idenciando un
incremento de tem*eratura, *ero no se e!idencia un cam+io de estado, es decir, el calor sensi+le es el calor ca*az de ser a+sor+ido *or una sustancia sin /ue esta se !ea a-ectada -ísicamente en su estructura molecular. $l calor a+sor+ido o cedido de*ende de la *resin /ue so+re ella se eerce, tomando como re-erencia la tem*eratura de ( o#. A ma0or *resin, ma0or calor sensi+le 0 a menor *resin, menor calor sensi+le.
C*.% "#t#&.'na& #l al%& n##a&'% ",&ant# ,n a.'% "# a# 4ara *oder determinar el calor necesario *ara un cam+io de -ase 5odas las sustancias *ueden eNistir en -ase slida, -ase lí/uida o -ase gaseosa. $l *aso de una -ase a otra est' caracterizado *or un s?+ito incremento de la energía interna, sin !ariacin a*recia+le de la tem*eratura. Así, un Silogramo de !a*or de agua a 1(( # tiene una energía interna mu0 su*erior a la de un Silogramo de agua a 1((#. Tcu*a tam+ién un !olumen muc6o ma0or 1,:<3 m 3 -rente a (,((1 m3. $l calor necesario *ara con!ertir, a 1(( #, un Silogramo de agua en un Silogramo de !a*or resulta ser 22): SJ, 0 el tra+ao so+re la sustancia durante ese cam+io es igual a la *resin constante de la atms-era, /ue *uede tomarse igual a*roNimadamente a 1() >m2, multi*licada *or el cam+io de !olumen, /ue es @1,:<2 m3. 4ara determinar el calor necesario /ue necesita una sustancia al cam+iar de estado se *uede utilizar la siguiente -ormula %1 E m l- Donde %1 es el calor re/uerido *ara cam+iar de estado, m es la masa 0 l - es el calor latente de*endiendo en /ué direccin !a a ocurrir el cam+io de estado Cli/uido@solido, solido@li/uidoUetc. %2 E m c C5 2@51 $sta -rmula nos a0uda a *redecir o a calcular el calor sensi+le es decir el calor /ue es necesario antes de /ue acurra una modi-icacin -ísica en la estructura molecular de la sustancia. Donde % 2 es el calor necesario *ara ele!ar la tem*eratura antes de /ue ocurra el cam+io de estado, m es la masa, c es el calor
es*ecí-ico de la sustancia donde este signi-ica la ele!acin de 1 (# de 1 g de sustancia Cesto es *ro*io de cada sustancia, 5 2 es la tem*eratura -inal, 0 5 1 es la tem*eratura inicial. La suma de estas dos -rmulas nos a0uda a *redecir o a calcular a*roNimadamente el calor necesario /ue se de+e suministrara a dic6a sustancia *ara /ue ocurra el cam+io de -ase /ue se /uiere llegar.
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> 8,J #,a'%n# #&.'t#n &#la'%na& la t#.#&at,&a3 la &#'*n "# $a%& #l al%& "# $a%&'a'*n % #$a%&a'*n $sencialmente la ecuacin #lausius@#la*e0ron nos a0uda a relacionar estas tres magnitudes dado /ue es una -orma de caracterizar el cam+io de -ases entre un lí/uido 0 el slido. $n un diagrama 4@5 C*resin@tem*eratura, la línea /ue se*ara am+os estados se conoce como cur!a de coeNistencia. La relacin de #lausius@ #la*e0ron da la *endiente de dic6a cur!a. Vsta es una im*ortante relacin termodin'mica *ues *ermite determinar la ental*ía de !a*orizacin a una tem*eratura determinada midiendo sim*lemente la *endiente de la cur!a de saturacin en un diagrama 4@5 0 el !olumen es*ecí-ico del lí/uido saturado 0 el !a*or saturado a la tem*eratura dada. La ecuacin de #la*e0ron *ermite calcular la *endiente de una línea de e/uili+rio entre dos -ases en el diagrama de -ases 4@ 5 de un sistema de un com*onente.
#onsideraciones so+re la ecuacin de #la*e0ron $n un cam+io de -ase lí/uido@ !a*or, tanto WK como W= son *ositi!os, *or tanto la *endiente de la línea de e/uili+rio lí/uido@!a*or es *ositi!a. Lo mismo sucede con la línea slido@!a*or. $n un cam+io de -ase slido@lí/uido, WK es *ositi!o 0 en general W= tam+ién, *or lo tanto la *endiente de esta línea tam+ién ser' *ositi!a. $Nisten sin em+argo algunas eNce*ciones como el K 2T, Ga o &i de+ido a una disminucin de !olumen /ue su-ren estos com*onentes al -undirse, en estos casos la *endiente de la línea
de e/uili+rio slido@lí/uido ser' negati!a. $n el cam+io de -ase slido@lí/uido W= es muc6o menor /ue en los cam+ios de -ase slido@gas o lí/uido@gas. 4or esta razn la *endiente en el *rimer caso es muc6o ma0or /ue en los ?ltimos.
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