Universidad Nacional del Callao FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
presión de vapor de liquidos
Tema “
:
Laboratorio Curso: FISICOQUIMICA Ciclo: 2014-V Profesor: OSWALDO CAMASI PARIONA Integrantes:
Tapia Villarán Alan Kennedy
1315140028
”
PRESION DE VAPOR DE LIQUIDOS
Todos los liquidos producen vapores consistentes en atomos o moléculas que se han evaporado de sus formas condensadas. Si la sustancia liquida, ocupa una parte de un recipiente cerrado, las moléculas que escapan no se pueden difundir ilimitadamente sino que se acumulan en el espacio libre por encima de la superficie del liquido, y se establece un equilibrio dinamico entre los atomos y las moléculas que escapan del liquido y las que vuelven a el.la presión correspondiente a este equilibrio es la presión de vapor y depende solo de la naturaleza del liquido y de la temperatura.se sabe que el agua agua no hierve a presión atmosférica atmosférica y temperatura ambiente, sin embargo cuando es calentada a 100°c se presenta este fenómeno. Esto se debe a que la presión de vapor a 100°c es la presión atmosférica.
En el presente trabajo, queremos dar a conocer a una clara definición de lo que es la presión de vapor de un líquido, como es el comportamiento de una sustancia al someterla a ciertos cambios de temperatura y influencia que estos cambios tienen sobre la presión de vapor en el líquido. Para poder entender mejor estos comportamientos comportamientos necesitamos necesitamos de unas herramientas de mucha ayuda, las ecuaciones termodinámicas de las cuales veremos de donde es su procedencia y su respectiva utilidad. Dichas ecuaciones las vamos a poder desarrollar de una manera didáctica en el procedimiento experimental. experimental.
PRESION VAPOR DE LIQUIDOS
1. OBJETI VOS VOS::
*saber determinar la presión de vapor de líquidos a diversas temperaturas. *dominar la ecuación de clausius. *aprender de forma excelente la ecuación de antoine para la sustancia problema. *aplicar la comprobación de la regla de trouton y de la ecuación de kistiakowsky. kistiakowsky. *calcular la ecuación constante ebulliscopica del liquido. *saber realizar la ecuación de haggenmacher para la determinación de la entalpia de vaporización.
2. FUNDMENTOS TEORICO. La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el solido o liquido se hallan en equilibrio con su vapor.los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen asi sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también llamada, fuerza elástica o tensión. Para determinar un valor sobre esta presión se divide la fuerza total por la superficie en contacto.
¿Con que propiedad se relaciona? La regla de fases establece que la presión del vapor de un líquido puro es función única de la temperatura de saturación. Vemos pues que la presión de vapor de los casos se puede expresar como:
La cual podría estar relacionada con cualquier otra propiedad intensiva de un liquido saturado (o vapor),pero es mucho mejor relacionarla directamente con la temperatura de saturación. ¿Cómo se relaciona? La presión de vapor de un líquido se relaciona con la temperatura por medio de la ecuación de claussius clapeyron, sin embargo existen muchas ecuaciones que estudian esta propiedad de los fluidos, pero de todas las maneras estas ecuaciones pueden referirse a la ecuación de CLAPEYRON:
( )
Ln
Esta ecuación mediante pasos matemáticos, puede convertirse en: Ln
La grafica del logaritmo de la presión del vapor y el reciproco de la temperatura absoluta es una recta.la ecuación anterior no es una mala aproximación pero en general esta curva realmente tiene curvaturas pequeñas que muestran así que esta aproximación tampoco es la mejor. Estas curvas las observamos exagerando un poco el dibujo, de la siguiente manera.
Debemos tener en cuenta que estas e stas ecuación no es aplicable a temperaturas inferiores al punto de ebullición normal.
¿Cómo se estima la presión del vapor?
*en intervalos de baja presión: 10 a 1500 mmHg se estima por varios métodos uno de los cuales son: El método de estimación de frost-kalkwarf-thodors, es el mejor para compuestos organicos,el cual se hace por medio de cálculos de tipo iterativo y arroja un máximo porcentaje de error medio de 5.1%. El método de Riedel-planck-Miller es el mejor para compuestos inorgánicos y además es fácil de usar, esté arroja un máximo porcentaje de error medio 2.5%. *en intervalos de alta presión: 1500mmHg hasta la presión critica también existen varios métodos de los cuales mencionarse algunos: El método de estimación reducida de kirchhoff, el cual no es muy exacto pero es muy fácil de usar, este arroja un máximo porcentaje de error medio 3.2%. El método de estimación de Frost-kalkwarf-thodors, para intervalos de alta presión también requiere de cálculos iterativos, sin embargo es muy bueno y arroja un máximo porcentaje de error medio 1.5% Estos métodos anteriores son métodos trabajados con ecuaciones reducidas para los cuales era necesario conocer .pero existen muchísimos metodos diferentes tanto con ecuaciones reducidas como con ecuaciones semireducidas y sin reducir.
3. EQUIPOS Y MATERIALES: -ebullómetro de diseño especial con sistema de calentamiento eléctrico. -refrigerante de bolas y mangueras de jebe. -termómetro. -balon de seguridad para vacio con tres salidas. -frasco dewar con trampa para vacio -bomba de aceite para vacio. -probeta de vidrio de 25ml REACTIVOS: -liquidos organicos: benceno, cloroformo, etc. Mezcla frigorífic: hiclo-sal Probeta de vidrio
termómetro
Ebullómetro
probeta de vidrio
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
*lavar el ebullómetro, cuidando no mojar el sistema de calentamiento, secarlo e instalar el equipo tal como es mostrado en el esquema N°1.
*conectarlo el sistema a la bomba de vacío y abra la llave del balon de seguridad cuidosamente.
*haga vacio por 5 min. Cierre la llave L-1, desconecte la manguera de la bomba de vacío y añada 25 ml del liquido.
*el termómetro debe estar en posición vertical y debe añadirse la mezcla frigorífica del frasco dowar e introducir la trampa en el cerrar la llave L-1 conectar el sistema a la bomba de vacío y poner en marcha la bomba, abrir lentamente lentamente la llave L-1 hacer vacio hasta que los niveles de Hg se estabilizan.
*cerrar la llave L-1 desacoplar la manguera de la bomba de vacío y pararla. Comprueba la hermeticidad del sistema, la que es indicada por estabilidad de los niveles de Hg
*abrir cuidosamente la llave L-1 para permitir la entrada de aire, hasta que los niveles de Hg, se encuentran aproximadamente a 50cm uno de otro.
*conectar los terminales del calentador a la línea de 6.3V,circule agua por el refrigerante y ponga el interruptor en ON cuando se logre el estado estable de ebullición,reporte la temperatura y los niveles de Hg, simultáneamente ponga el interruptor en OFF y luego abra lentamente la llave L-1 para incrementar la presión en 5 cm de de Hg aproximadamente.
*cambie el interruptor a ON y reporte la temperatura y niveles de Hg a esta nueva presión. *repetir el procedimiento anterior hasta que la presión en el sistema sea igual a la presión atmosférica.
5. CALCULOS Y RESULTADOS: Por dato sabemos que:
+ = h Asimismo sabemos que:
= 548mmHg N° 1 2 3 4 5
41 55.5 62.5 64 69
648 565 508 492 480
T( )
310 393 450 465 480
338 172 58 27 0
210 376 490 521 548
314.15 328.65 335.65 337.15 342.15
3.1832 3.0426 2.9793 2.9660 2.9227
Log P
Ln P
2.3222 2.5752 2.6902 2.7168 2.7388
5.3471 5.9296 6.1944 6.2558 6.3063
Antes de proceder a pasar a los cálculos y resultados veremos las ecuaciones y/o formulas a usar.
= √
*para el benceno
*ecuación de Antoine: para el benceno Log P =
*ecuación de la P de vapor según:
Log P = -A () + B *ecuación de presión de vapor segun (34-c separada)
+
Ln = -
Para esta ecuación tenemos que hallar.
*constante de trauton
) = () = ( *según kistiakowsky kistiakowsky
= *temperatura critica
, T = 0 *constante de ebulliscopia del benceno
Calculo de
Ahora calculando la pendiente se tiene:
m = =4147.4859287 Entonces:
*Calculo de , = √ ; = De los datos tenemos:
0.00569 0.01018 0.01327 0.01411 0.01484
0.55889 0.58468 0.59714 0.59980 0.60870
0.98358 0.97420 0.96835 0.96676 0.96655
5.4 ECUACION DE ANTOINE: Log P =
*P=210mmHg t=41°c 2.32221954 =
)
…(
*P=376mmHg t=55.5°c 2.575187845 =
)
…(
*P=490mmHg t=62.5°c 2.69019608 =
… ()
De las ecuaciones… (
),… (),… () Se tiene:
=8.638650876 =2195.300625 306.5539309
5.5 ecuación de presión de vapor según clausius – clapeyron: clapeyron:
Log P = -A () + B *P=210mmHg / T=314.15°K
2.32221954 = -A (3.18319654) + B … ( )
*P=376mmHg / T=328.65°K
2.575187845 = -A (3.0427506) + B … ( ) De las ecuaciones
),
…(
A=1801.230239 B = 8.0553398
Log P = -1801.230251 () +8.05588232
…(
)
5.6 ecuación de presión de vapor según la ecuación (34-c)
+
Ln P= -
*P=210mmHg / T=314.15°K
+ … ()
5.3471028= -
*P=376mmHg / T=328.65°K
+ … ()
5.9295383= -
*P=490mmHg / T=333.65°K
+ … ()
6.194405391 = -
De las ecuaciones se obtiene.
= 3385.608195 2.371329 =2.48942092 Ln P= - + ( 2.48942092 5.7 constante de TROUTON:
= 824.054520 T (°K) 314.15 328.65 335.65 337.15 342.15
() 26.23286 25.07547 24.55252 24.44329 24.08609
ENTROPIA DE VAPORIZACION SEGUN KISTIAKOWSKY:
= 23.335847435 () 5.8 TEMPERATURA CRÍTICA.
= 5.9 constante de ebulliscopica del BENCENO:
) (
R = 1.987
6. CONCLUSIONES *Del fundamento teorico, hemos podido tener una base para poder entender metódicamente la presión de vapor de liquidos, liquidos, asimismo en la parte experimental experimental de este informe hemos podido podido observar las diversas ecuaciones que ese utilizan en esta presión. Lo antes mencionado lo hemos puesto en práctica, realizando ejercicios ejercicios en los cálculos y resultados, resultados, por ello hemos aprendido aprendido a usar las diferentes ecuaciones para obtener la presión de vapor por liquidos. *la presión de un liquido será distinta determinadas temperaturas. *hemos comprobado que los liquidos tienen un punto crítico, o bien donde el vapor hierve y su presión también se hace critica. critica. *podemos hallar la presión de vapor a diferentes temperaturas aplicando las diferentes ecuaciones estudiadas. *la presión de vapor a temperatura dada y su coeficiente de temperatura son propiedades únicas del compuesto.
7. RECOMENDACIONES *es importante saber que la presión de vapor de un liquido se relaciona con la temperatura, esto se a través de la ecuación de classius clapeyron, no obstante cabe señalar que existen otras ecuaciones, estas ecuaciones hacen referencia a la ecuación de clapeyron. *se debe tener en cuenta la parte teorica antes de empezar a realizar r ealizar ejercicio y/o ecuaciones, esto nos ayuda a tener una mejor base del tema. *realizar los procedimientos de forma cautelosa al trabajar con el benceno.
8. BIBLIOGRAFI BIBLIOGRAFIA A
P. Sanz Pedrero (Coord.). (1992). "Fisicoquímica para Farmacia y Biología". Ed. Masson-Salvat. I.N. Levine. (1996). "Fisicoquímica". Ed. Mc Graw Hill. R. Chang . (2000). "Physical " Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences" Ed. University Science Books. P. Monk. (2004). "Understanding our Chemical Word". Ed. Wiley. P. Atkins, J. de Paula. P aula. (2006). "Physical Chemistry for the Life Sciences". Ed. Oxford University Press.
ANEXOS
Rudolf Clausius. Físico alemán, uno de los creadores de la y de la teoría cinético-molecular de la estructura de la materia. Es conocida su tentativa de interpretar los fenómenos electromagnéticos desde el punto de vista de la mecánica de newton. Clausius formuló a su modo el segundo principio de la termodinámica, introdujo el concepto de entropía. Hizo extensivo, sin fundamento, el segundo principio de la termodinámica al universo en su conjunto y ello le sirvió de base para llegar a la conclusión de que el cosmos está irremediablemente condenado a la << MUERTE TERMIQUICA>>. Según TERMIQUICA>>. Según palabras de Engels, esta conclusión llevó a Clausius a contradecir la LEY DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA.
