Presión de vapor y entalpía de vaporización del agua

EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR

PRESIÓN DE VAPOR Y ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA

PROBLEMA

Determinar la entalpía de vaporización del agua.

OBJETIVOS:

1.- Determinar la presión de vapor del agua a distintas temperaturas.

2.-Determinar la relación volumen-temperatura según la Ley de Charles.

3.- Calcular la entalpía de vaporización del agua usando datos experimentales.

DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Datos experimentales. (Tabla 1)

2. Algoritmo de cálculo.

a. Determinar el volumen que ocupa el aire a cada una de las temperaturas de trabajo, aplicando la ley de Charles. Datos registrados en la tabla 1.

Evento 1.

V_2=(V_1/T_1 ) T_2=((3.6 mL)/(273.85 K))353.15=4.64 mL

T1=273.15 +0.7°C=273.85 K

b. Determinar, por diferencia entre el volumen experimental y volumen del aire calculado en el inciso (a), el volumen que ocupa el vapor de agua dentro de la probeta, a cada una de las temperaturas registradas. Datos registrados en la tabla 1.

Evento 1.

Vvapor = Vgas – Vaire

Vvapor = 4.64 mL – 3.6mL = 1.04 mL

c. Calcular la presión parcial del aire y la presión de vapor del agua, a partir de los valores de fracción mol de los componentes y de la presión total del sistema. Datos registrados en la tabla 1.

Evento 1.

Pparcial aire=V_aire/V_exp x 586 mmHg=(3.6 mL)/(4.64 mL) ×586 mmHg=454.413 mmHg

Pvapor agua=Patm+Pparcial aire=586 mmH-454.413 mmHg= 131.587 mmHg

d. Calcular el logaritmo natural de la presión de vapor y el inverso de la temperatura absoluta. Datos registrados en la tabla 1.

Evento 1.

ln⁡〖P_vap=ln⁡131.587 〗= 4.880

1/T= 1/353.15=2.832 ×〖10〗^(-3)

TABLA 1. Datos experimentales y calculados para la determinación de la presión de vapor del agua en la Ciudad de México.

Tinicial aire 0.7 ºC Vinicial aire 3.6 mL Presión atmosférica _586 mmHg

Evento T

(°C) Vexperimental

(mL) T

(K) Vaire

calculado

(mL) Vvapor

calculado

(mL) Pparcialaire (mmHg) Pvapagua

(mmHg) 1/T

(K -1) ln Pvap

1 80 7.6 353.15 4.642 1.042 454.413 131.587 2.832E-03 4.880

2 77.2 7.4 350.35 4.606 1.006 458.045 127.955 2.854E-03 4.852

3 73.8 7 346.95 4.561 0.961 462.534 123.466 2.882E-03 4.816

4 69.6 6.8 342.75 4.506 0.906 468.202 117.798 2.918E-03 4.769

5 61.6 6.6 334.75 4.401 0.801 479.391 106.609 2.987E-03 4.669

6 54.1 6.4 327.25 4.302 0.702 490.378 95.622 3.056E-03 4.560

7 52.9 6.2 326.05 4.286 0.686 492.182 93.818 3.067E-03 4.541

8 51.1 6 324.25 4.263 0.663 494.915 91.085 3.084E-03 4.512

9 47.7 5.8 320.85 4.218 0.618 500.159 85.841 3.117E-03 4.452

10 44 5.6 317.15 4.169 0.569 505.994 80.006 3.153E-03 4.382

11 41 5.4 314.15 4.130 0.530 510.826 75.174 3.183E-03 4.320

Gráficas.

Gráfica 1. Gráfica de presión de vapor (mm Hg) en función de la temperatura absoluta.

Gráfica 2. Gráfica de ln

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