Presión De Vapor

RESUMEN

La práctica realizada tiene como objetivo principal determinar la presión de vapor del agua utilizando el método estático a temperaturas superiores que la ambiental, lo cual finalmente permite hallar el calor molar de vaporización. La práctica se realizó a 26°C, 92%HR y a una presión constante de 756mmHg. En estas condiciones se armó el sistema del método estático que consiste en un termómetro conectado a un matraz bihoradado con una llave triple la cual comunica el matraz con el medio ambiente y con un manómetro de mercurio. El matraz conectado al ambiente se llenó con agua fría aproximadamente hasta un tercio de su volumen y se elevó la temperatura hasta 100°C, luego se conectó el matraz con el manómetro de mercurio y se produjo una diferencia de alturas entre los brazos del manómetro, mientras la temperatura iba disminuyendo, de grado en grado, se fueron registrando las diferencias de alturas y las temperaturas correspondientes. Teniendo esos datos se pudo realizar una gráfica de logP vs 1/T, para finalmente determinar el calor de vaporización experimental utilizando la gráfica y la ecuación de Clausius-Clapeyron obteniendo como resultado un valor de ∆H_v=8909.575 cal/mol , que al comparar con el valor teórico se obtuvo un porcentaje de error de 12. 06%

INTRODUCCIÓN

Los líquidos se evaporan porque las moléculas se escapan de su superficie. Cuando el espacio por encima del líquido está limitado, las moléculas de vapor ejercen una presión parcial en dicho espacio llamada presión de vapor. Después de un tiempo suficiente, el número de moléculas de vapor que chocan contra la superficie del líquido y de nuevo se condensa es justamente igual al número de las que escapan en un intervalo de tiempo y existe un equilibrio. Como este fenómeno depende únicamente de la actividad molecular, la cual es función de la temperatura, denominada temperatura de ebullición.

Conocer la presión de vapor de un líquido es importante debido a que se puede determinar la temperatura a la que dicho líquido hierve. Debido a que es un propiedad intensiva cada líquido tendrá un presión de vapor distinta. En la industria es necesario conocer la presión de vapor de diversas sustancias como petróleo y sus derivados entre otros, aceites y alcoholes.

PRINCIPIOS TEÓRICOS

PRESION DE VAPOR:

Es la presión a la cual el líquido y el vapor se encuentran en equilibrio. Esta presión llamada también de saturación, es función de la temperatura e independiente de las cantidades relativas de líquido y de vapor presentes.

Cada liquido tiene su presión de vapor característica a una temperatura dad, en el caso de mezclas de líquidos y soluciones, la presión de vapor depende de la naturaleza y las porciones relativas de la sustancia en la solución a una temperatura dad. En la práctica solo consideramos sistemas de un solo componente en los cuales el líquido y el vapor tienen la misma composición y existe una presión para una temperatura fija.

Variación de la Presión de Vapor con la Temperatura:

La presión de vapor de un líquido es directamente proporcional a la temperatura. Esta relación se observa mediante la ecuación de CLAUSIUS-CLAPERYRON.

Ecuación de CLAUSIUS-CLAPERYRON:

Es una manera de caracterizar una transición de fase de primer orden que tiene lugar en un sistema monocomponente. En un diagrama P-T (presión-temperatura), la línea que separa ambos estados se conoce como curva de coexistencia. La relación de Clausius-Clapeyron determina la pendiente de dicha curva. Matemáticamente se puede expresar como:

dP/dT= 〖∆H〗_V/((V_g- V_l ).T)= 〖∆H〗_V/(T.∆V) (1)

Donde:

∆HV = Calor de vaporización

Vl, Vg = Volúmenes de líquido y gas respectivamente (vapor saturado)

dP/dT =Relación de la presión de vapor con la temperatura si se asume que Vl es despreciable en comparación con Vg y que Vg = R.T/P y ∆H es constante, se tiene la siguiente ecuación:

dP/P= 〖∆H〗_V/(R.T^2 ).dT (2)

Integrando se tiene:

〖 ln〗⁡〖P= -〖∆H〗_V/(R.T)〗+ C (3)

Donde:

∆HV = es el calor molar de vaporización.

Al plantear ln P vs 1/T, se obtiene una línea recta cuya pendiente es – (∆HV/R), y a partir de esta se halla ∆Hv.

Para algunos líquidos, integrando entre los límites aproximados y asumiendo ∆HV constante en el rango de temperatura de la experiencia, de la ecuación (3), se obtiene la segunda ECUACION CLAUSIUS-CLAPEYRON:

2,3.log P_2/P_1 = (〖∆H〗_V (T_2- T_1 ))/(R.T_2.T_1 ) (3)

La presión de vapor también se puede expresar como una función de la temperatura mediante la ecuación:

Los coeficientes A, B, C y D se ajustan para las unidades de presión.

〖 ln〗⁡〖P=A/T+ BT+CT^2+DT^3+⋯ (4) 〗

Los coeficientes A, B, C y D se ajustan para las unidades de presión.

Ejemplo:

Al aumentar la presión sobre el hielo se logra que aparezca líquido, permitiendo entre otras cosas la posibilidad de esquivar. Veremos a continuación que este hecho está íntimamente conectado con la relación entre las densidades del hielo y el agua líquida en el punto de fusión.

Calor Latente de Vaporización:

Todo líquido tiene una temperatura a la que comienza a evaporase. Cuando se entrega energía en forma de calor al líquido, ésta energía se utiliza para aumentar la temperatura del mismo. Cuando alcanza la temperatura de vaporización, la energía se utiliza para el

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