UNI VERSI DAD NACI ONAL “ SANTI AGO ANTUNEZDE
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS FÍSICO - QUÍMICA INFORME DE LABORATORIO N°06
“PROPIEDADES COLILOGATIVAS: PRESION DE VAPOR DEL AGUA” Cic!
:
III
D!c"#$"
:
ING. YUPANQUI TORRES, Edson
A%&#!'
:
OLIVERA ONTIVEROS, Juan CLEMENTE BENITES, Lyncol
(0)6-II
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS La !"s#$n a la cual "l l%&u#do y "l 'ao! "s()n "n "&u#l#*!#o. Es(as !"s#$n lla+ada (a+*#n d" sa(u!ac#$n "s -unc#$n d" la ("+"!a(u!a " #nd""nd#"n(" d" las can(#dad"s !"la(#'as d"l l%&u#do y 'ao! !"s"n(". Cada l%&u#do (#"n" su !"s#$n d" 'ao! ca!ac("!%s(#ca a una ("+"!a(u!a dada, "n "l caso d" +"clas d" l%&u#dos y soluc#on"s, la !"s#$n d" 'ao! d""nd" d" la na(u!al"a y las !oo!c#on"s !"la(#'as d" las sus(anc#as "n la soluc#$n a una ("+"!a(u!a dada. En la !)c(#ca solo cons#d"!a+os s#s("+as d" un solo co+on"n(" "n "l cual "l l%&u#do y "l 'ao! (#"n"n la +#s+a co+os#c#$n y "/#s(" una !"s#$n a!a una ("+"!a(u!a -#0a. En "s(a !)c(#ca s" !"al#$ la d"("!+#nac#$n d" la !"s#$n d" 'ao! d" l%&u#dos. S" u(#l#$ la "cuac#$n d" Claus#us Cla"y!on a!a "/!"sa! +a("+)(#ca+"n(" la 'a!#ac#$n d" la !"s#$n d"l 'ao! con la ("+"!a(u!a, y as% +#s+o s" 1!a-#ca!on nu"s(!os da(os.
I+
-
OB,ETIVO 2"("!+#na! la !"s#$n d" 'ao! d" los l%&u#dos a ("+"!a(u!as +ayo!"s &u" la a+*#"n(al y con "llos calcula! "l calo! +ola! d" 'ao!#ac#$n.
II+
FUNDAMENTO TEORICO I+ FUNDAMENTO TE*RICO
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS PRESI*N DE VAPOR Es una d" las !o#"dad"s +)s #+o!(an(" y 3(#l d" los l%&u#dos, d" al1unos s$l#dos y d" las d#soluc#on"s l%&u#das a las cond#c#on"s &u" !"do+#nan "n nu"s(!o "n(o!no "col$1#co. La !o#"dad "n "s(ud#o "s una 'a!#a*l" #+o!(an(" "n "l d#s"4o y o"!ac#$n d" !oc"sos #ndus(!#al"s Qu%+#cos, 5%s#cos y B#ol$1#cos co+o cons"cu"nc#a d" la "/#s("nc#a d" #n("!-ac" "n las &u" a!(#c#" un 'ao!. P"'i.# /" 12! '1$%1/!: Es la +)/#+a !"s#$n &u" "0"!c" "l 'ao! •
d" un l%&u#do !oduc#do a una d"("!+#nada ("+"!a(u!a6 "s(a*l"c#ndos" un "&u#l#*!#o d#n)+#co "n(!" la "'ao!ac#$n y la cond"nsac#$n. Es(os 'alo!"s d" la !"s#$n s" "ncu"n(!an (a*ulados a!a los d#-"!"n("s l%&u#dos y d#s(#n(as ("+"!a(u!as. La !"s#$n d"l 'ao! sola+"n(" d""nd" d" la ("+"!a(u!a y la na(u!al"a d"l l%&u#do.
TERMODIN3MICA La ("!+od#n)+#ca "s la a!(" d" la -%s#ca &u" "s(ud#a los +"can#s+os d" (!ans-o!+ac#$n o (!ans-"!"nc#a d" "n"!1%a d" un cu"!o a o(!o d"n(!o d" un s#s("+a. S" lla+a s#s("+a ("!+od#n)+#co a (oda o!c#$n o can(#dad d" +a("!#a d"-#n#da o l#+#(ada o! *a!!"!as, ya s"an "s(as !"al"s o #+a1#na!#as. Las *a!!"!as d" un s#s("+a u"d"n clas#-#ca!s" d" la s#1u#"n(" +an"!a :
14 A#slan(", &u" no "!+#(" "l aso d" la +a("!#a d" "n"!1%a. 54 5#0as o !%1#das, &u" #+#d"n los ca+*#os d" 'olu+"n. c4 Ad#a*)(#cas, &u" no "!+#("n la (!ans-"!"nc#a d" "n"!1%a "n -o!+a d" calo! n# d" +a("!#a. /4 I+"!+"a*l"s, a (!a's d" las cual"s no s" !oduc" #n("!ca+*#o d" +a("!#a. "4 P"!+"a*l"s &u" -acul(an "l #n("!ca+*#o d" +a("!#a y "n"!1%a "n -o!+a d" calo!.
CALOR: Es una -o!+a d" "n"!1%a !"s"n(" "n (odos los cu"!os &u" nos !od"an. El calo! con("n#do "n un cu"!o d""nd" cuan(#(a(#'a+"n(" d" su n#'"l (!+#co 7("+"!a(u!a8 d" su can(#dad d" +a("!#a 7+asa8 y d" su caac#dad a!a al+ac"na! "n"!1%a "n -o!+a (!+#ca. La can(#dad d" +a("!#a 7+asa8 d" un cu"!o u"d" "/!"sa!s" o! +"d#os "/clus#'a+"n(" +"c)n#cos. La caac#dad
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS a!a al+ac"na! calo! co!!"sond" a la na(u!al"a d"l cu"!o y u"d" !"c#sa!s" d" +odo (o(al+"n(" 1"n"!al d" +odo &u" a!a "l "s(ud#o d" la "n"!1%a (!+#ca con("n#da "n un cu"!o dado ad&u#"!" "s"c#al #+o!(anc#a la +"d#c#$n d"l n#'"l (!+#co d" d#c9o cu"!o.
PUNTO DE EBULLICI*N: La "*ull#c#$n d" un l%&u#do s" !"s"n(a cuando la !"s#$n d" 'ao! #1uala a la !"s#$n "/("!na. El un(o d" "*ull#c#$n no!+al "s la ("+"!a(u!a a la cual la !"s#$n d" 'ao! "s #1ual a un )(o+o. La "n"!1%a !"&u"!#da o! cada +ol d" sus(anc#a &u" ca+*#a d" -as" l#&u#da a 'ao! s" d"no+#na calo! +ola! d" 'ao!#ac#$n d" un l%&u#do.
TEMPERATURA: :nd#c" d" n#'"l (!+#co "n "l cual s" "ncu"n(!a una d"("!+#nada can(#dad d" calo!. La ("+"!a(u!a "n "l s#s("+a !)c(#co, s" +#d" "n 1!ados c"n(%1!ados o C"ls#us.
VAPORIACI*N: La 'ao!#ac#$n "s "l aso d" un cu"!o d"l "s(ado l%&u#do al 1as"oso. Es(" -"n$+"no s" u"d" !oduc#! d" cua(!o -o!+as d#-"!"n("s; a8 *8 c8 d8
Vao!#ac#$n "n "l 'ac#$. Vao!#ac#$n "n una a(+$s-"!a 1as"osa. E'ao!ac#$n. E*ull#c#$n.
VARIACI*N DE LA PRESI*N DE VAPOR CON LA TEMPERATURA La !"s#$n d" 'ao! d" un l%&u#do "s una -unc#$n c!"c#"n(" d" la ("+"!a(u!a "s(a !"lac#$n s" d"("!+#na +"d#an(" la "cuac#$n d" Claus#us Cla"y!on &u" "s; V ( v ) −V ( l )
¿
T ¿ δP λ ( vap ) = ¿ δT
2$nd";
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS 7'a8; can(#dad d" calo! a*so!*#do "n la 'ao!#ac#$n. V7l8 ; Volu+"n d"l l%&u#do. V7'8 ; Volu+"n d" 'ao! sa(u!ado. δP δT
; V"loc#dad d" ca+*#o d" !"s#$n d" 'ao! con la ("+"!a(u!a.
Ad"+)s cuando s" (!a(a d" un +ol; RT V ( v )= P
R"+laando "n 7<8 ("n"+os la s#1u#"n(" "cuac#$n; δP λ ( vap ) xP δP λ ( vap ) = = 2 δT ⟹ 2 δT P T R T R
S# la "cuac#$n d" Claus#us=Cla"y!on #n("1!a+os s#n
l%+#("s
cuando R y
>7'a8 son cons(an("s s" (#"n"; λ ( vap ) xP δP λ ( vap ) δT =∫ = δT ∫ δP ∫ ∫ T P P R T R ⟹
2
λ ( vap ) δT = ∫ δP ∫ T P R 2
LogP=
()
λ ( vap ) 1 x 2.303 R T
−
LnP=
⟹
+
2
− λ ( vap ) R
x
( )+ 1
T
C
C ´
La "cuac#$n (#"n" una s#+#l#(ud con la "cuac#$n d" una !"c(a, o! lo (an(o od"+os 1!a-#ca!lo d" la s#1u#"n(" +an"!a. G!a-#cando Lo1 P 7's8
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
En(onc"s; >'a @ = .R+ S# la "cuac#$n d" Claus#us=Cla"y!on #n("1!a+os "n(!" l%+#("s d"-#n#dos cuando R y >'a son cons(an("s, s" (#"n"; P 2
∫
P 1
T 2
P 2
T 2
[
λ ( vap ) δP δP λ ( vap ) P 2 λ ( vap ) T 2− T 1 = = )= δT ⟹ ⟹ ln ( P T 1 R T 2 R T 1 P 1 R T 2 xT 1 P 1 P
log (
∫
∫
[
λ ( vap ) T 2−T 1 P 2 )= P 1 2.303 R T 2 xT 1
∫
]
]
III+
PARTE E7PERIMENTAL III+)+ MATERIALES Y REACTIVOS: Ma(!a d" un l#(!o d" caac#dad con (a$n (!# 9o!adado. Tu'o "n U con +"!cu!#o. M"c9"!o *uns"n. Tu*o d" '#d!#o "n T. P#nas d" +o9!. T"!+$+"(!o A1ua d"s(#lada • • • • • • •
III+(+ PROCEDICIMIENTO E7PERIMENTAL: a8 Ins(ala "l "&u#o d" (!a*a0o con los +a("!#al"s ya +"nc#onados. *8 Ll"n" "l +a(!a con a1ua d"s(#lada 9as(a un ("!c#o d" su 'olu+"n (o(al, +an("n"! las lla'"s D <, y a*#"!(as. La !"s#$n d"n(!o d" un +a(!a s"!)
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS #1ual a la a(+$s-"!a, o! lo (an(o "l n#'"l d" +"!cu!#o "n las dos !a+as d" (u*o "n u s"!)n #1ual"s. c8 C#"!!" las lla'"s D y y +an("n"! a*#"!(a la lla'" D <. d8 Cal"n(a! "l a1ua d"l +a(!a con un +"c9"!o 9as(a "*ull#c#$n, !"(#!a! #n+"d#a(a+"n(" "l +"c9"!o a!a "'#(a! so*!"cal"n(a+#"n(o.
"8 C"!!a! la lla'" D < y a*!a la lla'" D "l n#'"l d"l +"!cu!#o "n a+*as !a+as d"*"n s"! #1ual"s, d" lo con(!a!#o "s"!" &u" "s(a*l"ca "l n#'"l. -8 Ano(" las ("+"!a(u!as y !"s#on"s +ano+(!#cas, "+"ando d" FC "n -o!+a d"sc"nd"n(", "n #n("!'alos d" dos 1!ados c"n(%1!ados. 2"*#do al "n-!#a+#"n(o "n "l +a(!a "l 'ao! "+#"a a cond"nsa! y c!"a un l#1"!o 'ac%o d"n(!o d" "l o! lo (an(o, la colu+na "+#"a a su*#! "n la !a+a d"!"c9a y "n la +#s+a !oo!c#$n *a0a "l d" la #&u#"!da. 18 T"!+#nando "l "/"!#+"n(o c#"!!a la lla'" D y a*!a la lla'" D a!a "'#(a! &u" "l +"!cu!#o #n1!"s" al +a(!a. 98 Ll"na+os "l cuad!o con los da(os d"l "/"!#+"n(o.
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IV+
C3LCULOS Y RESULTADOS:
1+ D1$!' &"/i/!' "# " "82"i&"#$!: T"+"!a(u!a d" "*ull. 2"l a1ua; T"*@ FC
PVO7FC8 @ Pa(+ @ H.<
++1.
5+ T151 ): T (°C) P man (mmHg)
90
88
86
84
0
9
)9
(9
82
0
80
60
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS c+ T151 (: Pab= Pman− Patm
N°
T(°c)
T(°K)
1
(
1
T ° K
) ( < 9 6
V+
;0 >> >6 > >( >0
<6< <6) <9; <9= <99 <9<
)
(+=9 8 )0-< (+== 8 )0-< (+=; 8 )0-< (+>0 8 )0-< (+>( 8 )0-< (+>< 8 )0-<
Patm
Pman
Pab
Log (Pab
9(6+) 9(6+) 9(6+) 9(6+) 9(6+) 9(6+)
0 9 )9 (9 0 60
9(6+) 9()+) 9))+) 90)+) >6+) 66+)
(+=( (+=) (+=0 (+6; (+6> (+6=
DISCUCI*N DE RESULTADOS El o!c"n(a0" d" "!!o! "ncon(!ado -u" +uy al(o d"*#do a &u" no -u#+os +uy !"c#sos al al#'#a! la !"s#$n o! lo &u" "n al1unos casos la !"s#$n au+"n(o d"+as#ado y s" '#"!on a-"c(ados los !"sul(ados. Ta+*#n s" !"s"n($ oca "/ac(#(ud al +#!a! "l *a!$+"(!o y "l ("!+$+"(!o. En "l "/"!#+"n(o u"d" 9a*"! "!!o!"s "n la +an#ulac#$n d" la !"s#$n con la *o+*a d" 'ac%o, lo cual a-"c(a "l (#"+o a!a (o+a! la ("+"!a(u!a y los da(os &u"dan +)s d#s(an("s los unos d" los o(!os. As% la 1!)-#ca u"d" no &u"da! (an "/ac(a.
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS Pa!a ("n"! un 'alo! +uy s"1u!o d"l da(o "/"!#+"n(al s"!%a *u"no (o+a! +)s da(os y !""(#! "l "/"!#+"n(o 'a!#as '"c"s. No "s 1a!an(%a &u" con (an ocos da(os s" u"da ("n"! un *u"n c)lculo d"l calo! d" 'ao!#ac#$n. En la 1!)-#ca #d"al, (odos los un(os d"*"!%an a!a o! la l%n"a !"c(a, "!o "so no s" da y, as%, la !"c(a "s una a!o/#+ac#$n a la !"c(a #d"al. Al calcula! la "nd#"n(" 7+8, "n !"al#dad s" "s() calculando un calo! d" 'ao!#ac#$n a!o/#+ado. En "l ("$!#co "s(as 'a!#ac#on"s no son cons#d"!adas o!&u" s" suon" &u" "l "/"!#+"n(o s" 9#o *a0o las +"0o!" cond#c#on"s os#*l"s.
VI+
CONCLUSIONES En la d"("!+#nac#$n d" la !"s#$n d" 'ao! d" los l%&u#dos a ("+"!a(u!as +ayo!"s &u" la a+*#"n(al, s" (#"n" &u" a +ayo! ("+"!a(u!a ("nd!"+os una +"no! !"s#$n, "s(o s#1n#-#ca &u" la !"s#$n d" 'ao! "s #n'"!sa+"n(" !oo!c#onal a la ("+"!a(u!a.
VII+
RECOMENDACIONES Pa!a l c)lculo d" la can(#dad d" calo! a*so!*#do "n la 'ao!#ac#$n s" u(#l#$ "l +"!cu!#o co+o un !"ac(#'o a!*#(!a!#o a!a d"("!+#na! la !"s#$n d" 'ao!, "s(o a una d"("!+#nada ("+"!a(u!a. En la ("o!%a s" d#c" &u" cada l%&u#do 7"n nu"s(!o caso "l +"!cu!#o8, (#"n" su
!"s#$n d" 'ao! ca!ac("!%s(#ca a una ("+"!a(u!a dada, "n la !)c(#ca ud#+os co+!o*a!lo, ya &u" cuando (u'#+os una ("+"!a(u!a -#0a 7#n#c#ando con FC8, su (u'o una l"c(u!a d" la !"s#$n "n "l a"l +#l#+"(!ado. En la !)c(#ca solo cons#d"!a+os s#s("+as d" un solo co+on"n(", ya &u"
"l l%&u#do "l 'ao! (#"n"n la +#s+a co+os#c#$n y "/#s(" una !"s#$n a!a una ("+"!a(u!a -#0a.
VIII+
REFERENCIA Y BIBLIOGRAFIA Gas(on Pons Musso K 5ISICOQUIMICA . 5!"d"!#c Lo91o K QUIMICA GENERAL. a!!y B. G!ay K PRINCIPIOS BASICOS 2E LA QUIMICA.
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
Cas("llan G. 5#s#co&u%+#ca da. Ed#c#$n.
Ed.
5ondoEduca(#'o
In("!a+"!#cano, EEUU, <, )1.; <, <. <=<6 , . 2!.
EdsonG.
Yuan&u#
To!!"s.
Manual
d"
La*o!a(o!#o d" 5#s#co&u#+#ca.
I7+
ANE7OS
)0+)+ C3LCULOS: <. Con los da(os d" !"s#$n d" 'ao! y d" ("+"!a(u!a cons(!u#! la 1!)-#ca lo1 P 's
G#$%&' (')*P+ , .T 2.73
2"72 2.72
2"7 2.71
2"7 2.7
2"69 2.69
Log(P)
2"68 2.68
2"67 2.67 2.66 2.65 2.64
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1/T
. Calcula! "l calo! +ola! d" 'ao!#ac#$n d" la +u"s(!a l%&u#da "+l"ando la "cuac#$n d" Claus#us=Cla"y!on. Sa*"+os;
0
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m=Tan ϴ =
Y 2 −Y 1 X 2− X 1
R""+laando;
m=
2.72−2.67
−3
2.75 x 10
−2.83 x 10−3
Conoc#"ndo; m=
− λ (vap ) 2.303 R
⟹
λ( vap) =−2.303 Rm
R""+laando + "n 7'a8;
λ( vap )=−2.303 ( 1.987
λ( vap )= 2860.04
cal )(−625 ° K ) molx ° K
cal mol
. Calcula! "l 'alo! d" la cons(an(" C. Conoc#"ndo; − λ ( vap ) LogP=
2.303 R
x
() 1
T
+
C ´
R""+laando y d"s"0ando C; cal 1 mol + C ´ 2.72 = x 363 ° K cal 2.303 x 1.987 molx°K
−2860.04
(
)
=−625 ° k
UNIVERSIDAD NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS/ GEOLOGÍA Y METALURGIA
SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO
C ´ =4.4
FISICOQUIMICA
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