Quimica Practica 3

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESIME ZACATENCO

INGENIERÍA ELÉCTRICA

LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA

“INFLUENCIA DE LA PRESION SOBRE EL PUNTO DE EBULLCION”

GRUPO: 2EM1 EQUIPO#3

PROFESOR: JUAN CORTES ESPINOSA

INTEGRANTES:

JOSE ANTONIO MARTINEZ REYNA

VILLALBA TECORRAL LUIS ANTONIO

PEDRAZA BENITEZ RICARDO JOSE

MARTINEZ REYNA JOSE ANTONIO

SALINAS BECERRIL JAVIER

OBJETIVO:

Determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua a diferentes presiones. Comprobar la Ecuación de Clausius-Clapeyron mediante el calculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararlas con la temperatura experimental respectiva.

MATERIAL:

1 Vaso de precipitados de 250 ml.

1 Termómetro.

1 Pinza para vaso.

1 Pinza universal.

1 Mechero, anillo y tela c/asbesto.

1 Jeringa de plástico graduada de 20 ml.

1 Termómetro.

1 Pesa de plomo grande.

REACTIVOS:

PDF = 585 mmHg.

760 mmHg = 1.013X106 dinas/cm2

membolo= 8 g.

D int = 1.82 cm.

1 cal = 41.3 atm*cm3

MARCO TEORICO:

PRIMERA LEY DE LA TERMODINAMICA.

Establece la conservación de la energía, es decir, esta ni se crea, ni se destruye. En otras palabras, esta ley se formula diciendo para una cantidad dada de una forma de energía que desaparece otra forma de la misma aparecerá en una cantidad igual a la cantidad desaparecida. Para ser mas específicos consideremos el destino de cierta cantidad de calor q agregada al sistema. Esta cantidad dara origen a un incremento de la energía interna del sistema y también efectuara cierto trabajo externo como consecuencia de dicha absorción calorífica. Si designamos por ∆E al incremento de energía interna del sistema y ω al trabajo hecho por el sistema sobre el contorno, entonces por la primera ley tendremos:

∆E+ ω=q

∆E=q- ω

La ecuación constituye al establecimiento matemático de la primera ley. Como la energía interna depende únicamente del estado de un sistema, entonces el cambio de la misma ∆E, involucrando en el paso de un estado donde la energía es E1 a otro donde es E2 debe estar dada por

∆E=E_2-E_1

∆E depende así únicamente de los estados inicial y final del sistema y de ninguna manera de la forma en que se ha realizado tal cambio.

Estas consideraciones no se aplican a ω y q, porque la magnitud de estas, depende de la manera en que se efectúa el trabajo en el paso del estado inicial al final. El símbolo ω representa el trabajo total hecho por un sistema. En una celda galvánica, por ejemplo, ω puede incluir la energía eléctrica proporcionada, más, si hay cambio de volumen, cualquier energía utilizada para efectuar la expansión o contracción contra una presión oponente p. Entonces como la presión es una fuerza por unidad de área, la fuerza total actúa sobre el pistón es f=pA. Si este se desplaza ahora una distancia dl, el trabajo dw realizado es

dw=fdl=pAdl

Pero Adl es un elemento de volumen, dV, barrido por el embolo en su movimiento. De aquí

dw=pdV

y, por integración entre los limites V_1 y V_2

w=∫_V1^V2▒pdV

Si el único trabajo hecho por el sistema es de esta naturaleza, entonces la sustitución de la ecuación nos da para la primera ley, la expresión

∆E=q-∫_V1^V2▒pdV

Las ecuaciones son perfectamente generales y aplicables al cálculo de w, q, y ∆E, en cualquier expansión o contracción de un sistema. Sin embargo, bajo condiciones especiales estas ecuaciones pueden tomar formas particulares:

El volumen es constante. Cuando este no varía: dV=0, dw=0 y la ecuación se convierte en

∆E=q

La presión de oposición es cero. Un proceso de este tipo se denomina expansión libre. Aquí p=0, dw=0 y de nuevo ∆E=q.

La presión de oposición es cero. Un proceso de este tipo se denomina expansión libre. Aquí p=constante, entonces la ecuación por integración nos da

w=p(V_2- V_1)

y la ecuación se convierte en

∆E=q-p(V_2-V_1)

La presión oponente es variable. Cuando p es variable debe quedar establecida como una función de V para una situación dada antes de que la ecuación sea integrable. Si no se dispone de una función analítica, la integración puede llevarse a cabo por un procedimiento grafico de p contra V, determinando el area bajo la curva. Una vez que w ha sido determinada, se reemplaza en la ecuación para obtener ∆E, o q, según el caso.

REVERSIBILIDAD Y TRABAJO MAXIMO

Cualquier proceso, que se conduce de forma que en cada etapa la fuerza impulsora es solo infinitesimalmente mayor que la opuesta y que puede invertirse al incrementar esta un infinitésimo, se denomina proceso reversible y otro que no satisface estos requisitos se dice irreversible.

De los argumentos señalados anteriormente resulta evidente que la cantidad de trabajo que un sistema tiene que realizar respecto a un cierto cambio depende de la oposición que el sistema experimente a su modificación. Cuanto mayor es la resistencia, también lo es el trabajo necesario para sobrepasarla. Para ser mas específicos, consideremos la expansión de un gras frente a una presión externa p para un cambio infinitesimal de volumen dV. El trabajo realizado de pdV. Cuando p es cero, es decir, cuando el sistema expande frente al vacio el pistón de encierro no experimenta ninguna fuerza restrictiva y si aquel no sufre fricción y es sin peso pdV=0. Sin embargo, a medida que p aumenta desde cero, debe realizarse mayor trabajo conforme la presión se aproxima a la del mismo gas.

Cuando se alcanza este punto, se establece un equilibrio de fuerzas y ya no hay mas cambio de volumen. Si continuamos incrementando la presión, esta se llega a hacer mayor que la del gas, y hay una contracción realizando un trabajo sobre el sistema en vez de por el mismo.

De aquí concluimos que se logra un trabajo máximo de un sistema cuando tiene lugar cualquier cambio sea totalmente reversible. Aun mas, bajo condiciones reversibles la presión externa p difiere solo un infinitésimo de la del gas mínimo P.

Consideremos ahora la compresión reversible. Como la presión del gas es P, la presión mínima de oposición es P, el trabajo mínimo exigido para realizar un cambio de volumen dV será PdV, que es exactamente igual y de signo contrario al reversible de expansión del gas. Si la fuerza

...