Práctica I: "Presión De Vapor Y Entalpía De Vaporización Del Agua"

Facultad de Química.

Laboratorio de Equilibrio y Cinética.

Práctica I: “Presión de vapor y entalpía de vaporización del agua”

Equipo 6

Fecha de entrega:

3 de Septiembre de 2012

Grupo: 38.

Horario: Lunes. - 17:00 a 20:00 hrs.

Profesor: Gerardo Omar Hernández segura.

Ciclo Escolar: 2013-1

Práctica I: “Presión de vapor y entalpía de vaporización del agua”

Objetivo General:

Comprender e interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la ecuación de Clausius-Clapeyron, para aplicarlas en la determinación de la entalpía de vaporización de una sustancia.

Objetivos Particular:

Determinar valores de presión de vapor del agua a distintas temperaturas, para representar y describir la relación que se presenta entre ambas variables.

Calcular la entalpía de vaporización del agua a partir de los datos experimentales y obtener los parámetros de la ecuación de Clausius-Clapeyron.

Problema.

Determinar la entalpía de vaporización

Introducción:

En el estudio de las sustancias es de suma importancia tener presente el equilibrio físico y las características termodinámicas que lo definen. Lo cual se refiere a que el sistema y el medio circúndate puede estar en equilibrio con respecto a una o más variables del sistema, tales como presión (P) y temperatura (T). Un sistema puede estar en equilibrio con el medio con respecto a solo una variable dada; existe solo si la variable no cambia con el tiempo y se tiene el mismo valor en todas las partes del sistema.

En esta práctica estudiaremos el equilibrio líquido-vapor del agua para ello tendremos presentes los términos, presión de vapor, entalpía de vaporización y la ecuación de Clausius-Clapeyron, la cual nos permite hacer un análisis del equilibrio entre dos fases de una sustancia pura. Esta ecuación expresa la dependencia cuantitativa de la temperatura de equilibrio con la presión o la variación de la presión de equilibrio con la temperatura.

Retomaremos la ley de Charles de los gases, la cual explica la relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es contante; por lo tanto, si la presión aumenta, el volumen del gas aumenta y si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye. Esta ley nos será de ayuda también para la determinación de la fracción del volumen tanto del aire como la de vapor de agua.

El sistema termodinámico con el que se está trabajando es un sistema cerrado con una pared diatérmica, flexible e impermeable. La masa en el interior del sistema no va a cambiar por lo que será constante. La variable termodinámica que se alterará será la temperatura ya que se suministrará energía en forma de calor aumentando la temperatura del sistema.

Reactivos y materiales.

Agua.

1 Vaso Berzelius 1L

1 Resistencia eléctrica

1 Probeta graduada 50mL

Termómetro digital

1 Agitador de vidrio

Toxicidad de los reactivos empleados.

Propiedades Físicas del Agua

Estado físico: sólida, líquida y gaseosa

Color: incolora

Sabor: insípida

Olor: inodoro

Densidad: 1g/cm3 a 4° C

Punto de fusión: 100 °C

Presión crítica: 217.5 atm

Temperatura crítica: 374°C

Propiedades Químicas:

Reacciona con los óxidos ácidos, los óxidos básicos, los metales, los no metales y se une con las sales para formar hidratos.

Procedimiento:

Tabla 1. Datos experimentales y calculados

Temp. (°C) Volumen total (mL) Temp. (K) Volumen aire (mL) Volumen vapor (mL) Y aire Y vapor P aire (mmHg) P vapor (mmHg) 1/T (K-1) ln P vapor

72.2 39 345.35 20.2 18.8 0.519 0.4813 301.9 280.1 0.002896 5.64

69.3 38 342.45 20.1 17.9 0.528 0.4721 307.3 274.8 0.002920 5.62

68.5 37 341.65 20.0 17.0 0.541 0.4591 314.8 267.2 0.002927 5.59

68 36 341.15 20.0 16.0 0.555 0.4449 323.1 259.0 0.002931 5.56

67.2 35 340.35 19.9 15.1 0.570 0.4304 331.5 250.5 0.002938 5.52

66.4 34 339.55 19.9 14.1 0.585 0.4150 340.5 241.6 0.002945 5.49

66 33 339.15 19.9 13.1 0.602 0.3980 350.4 231.7 0.002949 5.45

65.2 32 338.35 19.8 12.2 0.619 0.3807 360.5 221.6 0.002956 5.40

64.5 31 337.65 19.8 11.2 0.638 0.3620 371.4 210.7 0.002962 5.35

63.8 30 336.95 19.7 10.3 0.658 0.3421 382.9 199.1 0.002968 5.29

62.9 29 336.05 19.7 9.3 0.679 0.3212 395.1 187.0 0.002976 5.23

62.1 28 335.25 19.6 8.4 0.701 0.2987 408.2 173.8 0.002983 5.16

61.8 27 334.95 19.6 7.4 0.727 0.2733 423.0 159.1 0.002986 5.07

60.7 26 333.85 19.6 6.4 0.752 0.2479 437.8 144.3 0.002995 4.97

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