Cuestionario Previo de la Práctica 1 Equilibrio Líquido – Vapor Presión de Vapor y Entalpía de Vaporización del Agua 1. Desc Descri ribi birr a qué qué se refi refier eren en los los equi equili libr brio ios s físi físico cos s y qué qué cara caract cter erís ísti tica cas s termodinámicas los describen. Atendiendo al hecho de que una sustancia a diferentes condiciones de presión y temperatura temperatura puede existir como sólido, líquido y gas, existen también condiciones específicas de cada sustancia que permiten la coexistencia entre dichas fases. El estudio teórico de las condiciones de tal coexistencia se conoce como Equilibrio Físico. 2. Indicar cuál es la diferencia entre un gas y un vapor. Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen tienen forma forma ni volum volumen en prop propio, io, adopt adoptand ando o el de los recipi recipient entes es que que las contienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras. Por otro lado, se denomina vapor a aquel gas que se puede condensar por presurización a temperatura constante o por enfriamiento a presión constante. 3. Explicar qué es la presión de vapor, en qué unidades se expresa y cuáles son los factores que la afectan. Presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para para una una temper temperatu atura ra dete determ rmina inada, da, en la que que la fase fase líquid líquida a y el vapo vaporr se encuentran en equilibrio dinámico. Las unidades más comunes de la presión de vapor son los mmHg. Se ve afectada por la temperatura y las fuerzas de atracción intermoleculares. 4. Explicar qué es la entalpía de vaporización, en qué unidades se expresa y cuáles son los factores que la afectan. Es la cantidad de calor requerida por unidad de masa de un líquido dado a una temperatura también dada. Se expresa en KJ/mol, su valor varía o lo afecta la temperatura e incluso la naturaleza del líquido. 5. Investigar qué utilidad tiene la ecuación de Clausius-Clapeyron y explicar el significado de los términos que aparecen en ella.
Ecuación: Pvap = Presión de vapor de la sustancia (mmHg)
∆Hvap = entalpía de vaporización de la sustancia (J/molºK) R=constante del gas ideal = 8.314J/molºK o 1.9872cal/molºK T = temperatura de equilibrio (ºK) C = constante de integración: valor de P cuando1/T =0. La utilidad de la ecuación Clausius-Clapeyron es que predice donde va a ocurrir una transición de fase. Bajo la hipótesis de que el calor latente se mantiene constante, integrando dicha ecuación, se puede obtener como primera aproximación, para la presión de vapor saturante del agua como función de la temperatura. 6. Representar gráficamente la ecuación de Clausius-Clapeyron, indicando a qué corresponde el valor de la pendiente y el de la ordenada al origen. Comparamos la ecuación con la de una línea recta y = mx + b, sugiere que Log10 P para un liquido se gráfica contra 1 / T, entonces la gráfica debe ser una línea recta con pendiente m =∆H/R y con intersección b=c y con las pendientes de las líneas se deducen los calores de vaporización de diversos líquidos.
7. Investigar el valor de la entalpía de vaporización del agua. 40.65 kJ / mol
ó
2257 kJ / Kg
8. Explicar la ley de Charles de los gases. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debida al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas. Expresión matemática:
9. Explicar cómo se define y cuáles son las formas en que puede calcularse una fracción mol. Es una unidad química usada para expresar la concentración de soluto en una solución. Nos expresa la proporción en que se encuentran los moles de soluto con respecto a los moles totales de solución, que se calculan sumando los moles de soluto(s) y de solvente. Para calcular la fracción molar de una mezcla homogénea, se emplea la siguiente expresión:
Donde ni es el número de moles del soluto, y nt el número total de moles en toda la solución (tanto de solutos como de solvente).
También puede expresarse así:
Donde nsol serían los moles de soluto y ndisol los moles de la solución completa y, todo esto, multiplicado por 100.
La suma de todas las fracciones molares de una mezcla es:
Bibliografía: * Apuntes de Meteorología. Online. Universidad de Extremadura. José Agustín García García. Revisado el 10/Agosto/2011 . Pág. 84-86 http://titan.unex.es/~agustin/meteoyclima00.pdf * http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/vapor1/vapor1.htm Revisado el 10/Agosto/2011 .
