Laboratorio de Fisicoq!"ica I CICLO REGULAR
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
TEMA
•
Gases reales
PROFESORA
•
Albertina Albertina Diaz Gutierrez Gutierrez
INTEGRANTES
•
Horqque Cerna Fiorella Rubí
•
Jesús Rivera Jackeline Mirella
1
Laboratorio de Fisicoquímica I
LABORATORIO
•
92G
Jueves 7 e abril el 2!"#
I.
INTRODUCCIÓN
Como se sabe los gases reales son muy diferentes a los gases ideales; ya que en estos últimos existen fuerzas intermoleculares; estas fuerzas pueden ser fuerzas repulsivas que
Laboratorio de Fisicoquímica I tienden a la expansi!n del gas o pueden ser fuerzas atractivas que favorecen a la compresi!n" La ecuaci!n de los gases ideales representa el modelo dado por la #eoría Cin$tica %olecular& en este sentido es una buena aproximaci!n al comportamiento de un gas en la realidad" 'n condiciones normales una gran cantidad de gases se a(ustar)n de manera casi perfecta a los valores calculados a partir de ella& no obstante a medida que se aumente la presi!n y*o se disminuya la temperatura de un sistema gaseoso& el comportamiento del gas presentar) mayores divergencias del modelo" 'n el laboratorio se llev! a cabo la medici!n en un man!metro de un cierto gas& se midi! a una temperatura constante +proceso isot$rmico,; se detallara las ecuaciones utilizadas como el z comprensible donde se ver) que el factor de comprensibilidad es una funci!n de la presi!n& temperatura y naturaleza del gas; tambi$n utilizaremos la ecuaci!n de van der -aals y evaluaremos un determinado porcenta(e de error para cada uno; .aciendo una diferencia entre ambas ecuaciones para saber cu)l se acerca m)s al valor real"
/
Laboratorio de Fisicoquímica I
II.
COMPETENCIAS
A$rener A$rener a utilizar utilizar las ecuacion ecuaciones es e los %ases reales& reales& tanto tanto z co'$rensib co'$rensible le
•
(asta van er )aals* +eer las $resiones en un 'an,'etro a una te'$eratura constante& es ecir en un $roceso isot-r'ico* A$rener A$rener a i.erenciar i.erenciar entre entre un %as real real e ieal*
0
Laboratorio de Fisicoquímica I
III.
MARCO TE TEÓRICO
III.1Gas ideal:
/n %as ieal es un con0unto e 1to'os o 'ol-culas que se 'ueven libre'ente sin interacciones* +a $resi,n e0ercia $or el %as se ebe a los c(oques e las 'ol-culas con las $arees el reci$iente* l co'$orta'iento e %as ieal se tiene a ba0as $resiones es ecir en el lí'ite e ensia cero* A $resiones elevaas las 'ol-culas interaccionan 3 las .uerzas inter'oleculares (acen que el %as se esvíe e la iealia*
+as 'eiciones el co'$orta'iento e iversos %ases an ori%en a varias conclusiones*
Laboratorio de Fisicoquímica I "* l volu'en 4 es $ro$orcional al nú'ero e 'oles n* 5i u$lica'os el nú'ero e 'oles6 'antenieno constantes la te'$eratura 3 la $resi,n6 el volu'en se u$lica* 2* l volu'en varía inversa'ente con la $resi,n absoluta * 5i u$lica'os la $resi,n 'antenieno constantes la te'$eratura 8 3 el nú'ero e 'oles n6 el %as se co'$ri'e a la 'ita e su volu'en inicial* * +a $resi,n es $ro$orcional a la te'$eratura absoluta* 5i u$lica'os la te'$eratura absoluta6 'antenieno constantes el volu'en 3 el nú'ero e 'oles6 la $resi,n se u$lica* stas tres relaciones se $ueen co'binar en una sola ecuaci,n6 lla'aa ecuaci,n e %as ieal:
4 ; nR8
D,ne: ; resi,n* 4 ; 4olu'en* n ; Moles e Gas* R ; Constante universal e los %ases ieales* 8 ; 8e'$eratura absoluta
III.2Gas real
/n %as $uee ser consierao co'o real6 a elevaas $resiones 3 ba0as te'$eraturas6 es ecir6 con valores e ensia bastante %ranes*
2
Laboratorio de Fisicoquímica I • •
las 'ol-culas e los %ases no son $untuales* +a ener%ía e interacci,n no es es$reciable*
l co'$orta'iento e una sustancia real $uee e=$eri'entar lo que se eno'ina un ca'bio e .ase o ca'bio e estao* Cuano a una sustancia se le su'inistra o e=trae una cierta cantia e calor6 a nivel 'icrosc,$ico las interacciones entre sus 'ol-culas ca'bian 36 e$enieno e su estao ter'oin1'ico6 $uee encontrarse en estao s,lio6 líquio o va$or6 o en una co'binaci,n e estos estaos*
III.3P!"# $r%"i$#:
/n $unto crítico es aquel lí'ite $ara el cual el volu'en e un líquio es i%ual al e una 'asa i%ual e va$or* 5i se 'ien las ensiaes el líquio 3 el va$or en .unci,n e la te'$eratura te'$eratura 3 se re$resentan los resultaos6 $uee eter'inarse la te'$eratura te'$eratura crítica a $artir el $unto e intersecci,n e a'bas curvas*
III.&Fa$"#r de $#'(re!si)ilidad: l .actor e co'$rensibilia se e.ine co'o:
3
Laboratorio de Fisicoquímica I
z =
rea
´
=
rea
> es .unci,n e la $resi,n6 la te'$eratura 3 la naturaleza e caa %as* •
•
•
? ; "6 co'$orta'iento e Gas @eal* altas te'$eraturas 3 ba0as $resionesB* ? "6 %ases co'o el Hir,%eno 3 e,n6 i.ícil'ente co'$resibles altas te'$eraturas 3 $resionesB* ? E "6 %ases co'o el 26 Ar%,n 3 CH6 .1cil'ente co'$resibles ba0as te'$eraturas 3 altas $resionesB*
III.*E$a$i+! de ,a! der -aals:
+a ecuaci,n e van er )aals 'oi.ica a la ecuaci,n e los %ases ieales to'ano en cuenta el volu'en ocu$ao $or las 'ol-culas a ! k re$resentao $or la constante b 3 las atracciones 'oleculares re$resentaas $or la constante a:
P +
´
V −b = RT
4
Laboratorio de Fisicoquímica I Al%unas e e las constantes constantes e e van er er )aals: )aals:
5
Laboratorio de Fisicoquímica I
I.
PARTE RTE E/P E/PERIMENTA NTAL
n este e=$eri'ento se observar1 el ca'bio e volu'en e una 'uestra e aire al a$licar i.erentes $resiones sobre el -'bolo e una 0erin%a*
8o'are'os los atos 3 (allare'os el coe.iciente e co'$rensibilia*
16
Laboratorio de Fisicoquímica I
. CALCULOS 0 RESULTADOS RESULTADOS
8ene'os los si%uientes atos
PRESIÓNa"' .445 1.&5 1.134 1.1*42 1.23
OLUMEN L !*" !*!9 !*!9 !*!I !*!I
11
Laboratorio de Fisicoquímica I
uestro ob0etivo ser1 (allar el coe.iciente e co'$resibilia zK
ara ello utilizare'os la ecuaci,n el %as real con caa uno e los atos :
= z
Hallare'os el volu'en 'olar
Vm − b +
con la ecuaci,n e 4an 4an er )aals
Vm + Vm− =0
5abieno $revia'ente que los valores e aK 3 bK $ara el aire son constantes
a =1.38 atm
b =0.0376
1
Laboratorio de Fisicoquímica I
"B ara
Vmo =
=
.
=24.698
Ree'$lazano en la ecuaci,n e 4an er )aals:
or el '-too iterativo e eLtonRa$(son:
Vm n +1 =Vm,n−
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
, ´
, ´
→Vm, 1=24.698 −
.
´
1/
Laboratorio de Fisicoquímica I
=Z →
.
.
=0.9992390244
2B ara
Vmo =
=
.
=23.518
Ree'$lazano en la ecuaci,n e 4an er )aals:
10
Laboratorio de Fisicoquímica I
or el '-too iterativo e eLtonRa$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
=Z →
.
.
, ´
→Vm, 1=23.518 −
.
´
= 0.9991808699
1
Laboratorio de Fisicoquímica I
Bara
Vmo =
=
.
=22.2846
Ree'$lazano en la ecuaci,n e 4an er )aals:
or el '-too iterativo e eLtonRa$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
, ´
→Vm, 1=22.2846 −
.
´
12
Laboratorio de Fisicoquímica I
=Z →
.
.
=0.9990205252
Bara
Vmo =
=
.
=21.2215
Ree'$lazano en la ecuaci,n e 4an er )aals:
13
Laboratorio de Fisicoquímica I
or el '-too iterativo e eLtonRa$(son:
,
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
=Z →
.
´
.
→Vm, 1=21.2215 −
.
´
=0.9991267317
14
Laboratorio de Fisicoquímica I
Bara
Vmo =
=
.
=20.4488778
Ree'$lazano en la ecuaci,n e 4an er )aals:
or el '-too iterativo e eLtonRa$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
, ´
→Vm, 1=20.4488 −
.
´
15
Laboratorio de Fisicoquímica I
=Z →
.
.
=0.9990961283
#B ara
Vmo =
=
.
=19.31411344
Ree'$lazano en la ecuaci,n e 4an er )aals:
6
Laboratorio de Fisicoquímica I
or el '-too iterativo e eLtonRa$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
=Z →
.
, ´
.
→Vm, 1=19.31411 −
.
´
=0.999047736
1
Laboratorio de Fisicoquímica I
Ta)la Ta)la $#'(ara"i,a de resl"ad#s
P
Gas Ideal a! der -aals
.445 1.&5 1.134 1.1*242 1.23 1.26354 Pr#'
2*#9I 2*"I 22*2I# 2"*22" 2!*II "9*"" "I*!#
2*#I 2*9I 22*2#2 2"*2! 2!*! "9*297 2"*I9I
P#r$e!"a7e de err#r:
E=
.
.
x 100 =15.477
8alla'#s el (r#'edi# de 9;
prom = ¿
6
= 0.99911
Laboratorio de Fisicoquímica I
Gr<=i$a ' ,s P
V#
•
CONCLUSIONES
5e lle%a a la conclusi conclusi,n ,n que al e.ectuar e.ectuar la ecuaci,n ecuaci,n e van er )aals6 )aals6 esta se acerca 'uc(o '1s al valor real ao en el laboratorio e .isicoquí'ica*
•
8a'bi-n se $uee concluir que si un %as est1 en coniciones e $resiones ba0as 3 te'$eraturas te'$eraturas elevaas a'bas $er'iten volú'enes %ranes $ara el %asB $er'itir1 que los %ases reales se co'$orten co'o ieales*
/
Laboratorio de Fisicoquímica I
VI#
•
RECOMENDACIONES
Cerrar 'u3 bien la llave el e'bolo $ara que no (alla esca$e el %as que se est1 'iieno*
•
•
Anotar en en un cuaerno cuaerno la variaci,n variaci,n e e $resi,n con res$ecto res$ecto al volu'en* volu'en* 8ratar e ser $recisos al 'o'ento e 'eir las lon%itues $ues e$ener1 e eso que nuestro e=$eri'ento resulte $reciso*
•
restar 'uc(a atenci,n a los $rocei'ientos aos $or el $ro.esor*
•
8ener 'uc(o cuiao con el e'bolo 3a que $uee ro'$erse*
0
Laboratorio de Fisicoquímica I
VII#
ANE$OS
6.1 ANE/O 1: EL DESCUBRIMIENTO DEL DIÓXIDO DE CARBONO (CO 22 ) Joseph Black (12!"1##) l asalto e.initivo al conoci'iento e los %ases .ue e'$renio $or J*
6.2 ANE/O 2: LOS $ASES INDUSTRIALES EN LA INDUSTRIA %ETRO&U'MICA &U'MICA INAL Dese (ace 'uc(os aNos6 la inustria quí'ica es un sector en esarrollo en la econo'ía 'unial6 incor$orano caa vez '1s tecnolo%ías tenentes a una 'e0ora e los ratios e $roucci,n6 así co'o a 'ini'izar el i'$acto 'eioa'biental e las e'isiones e este ti$o e inustria* A$licaci,n e %ases
Laboratorio de Fisicoquímica I
ntre las a$licaciones e %ases '1s co'ún'ente utilizaas en la inustria quí'ica6 $oe'os estacar las si%uientes6 que $asare'os '1s aelante a esarrollar: inertizao 3 blanketin%K& $ur%as& recu$eraci,n e co'$uestos or%1nicos vol1tiles& re%ulaci,n e te'$eratura 3 reacciones a 'u3 ba0a te'$eratura& trata'iento e a%uas 3 li'$ieza e su$er.icies*
+a utilizaci,n e %ases inustriales en la inustria quí'ica 3 $etroquí'ica se realiza caa vez '1s $ara au'entar la $rouctivia e los $rocesos6 bien bas1nose en un 'e0or control e los 'is'os control e te'$eratura6 $ar1'etros o$eracionalesB o en un au'ento e los niveles e se%uria i'$licaos en ic(os $rocesos*
Ae'1s6 la utilizaci,n e tecnolo%ías tecnolo%ías veresK6 veresK6 que i'$liquen el uso e $rouctos $rouctos no a%resivos 'eioa'biental'ente se est1 vieno .avorecio ía a ía6 tanto en el 1'bito e la le%islaci,n6 que caa vez se enurece '1s en estos ca'$os6 co'o en el terreno e la res$onsabilia e $roucci,n 3 concienciaci,n ciuaana6 .avoreci-nose $or las or%anizaciones $reocu$aas $or la conservaci,n el 'eio la i.usi,n e los $rouctos .inales o inter'eios .abricaos se%ún tecnolo%ías $oco a%resivas con la naturaleza*
2
Laboratorio de Fisicoquímica I
VIII#
• •
%I%LIOGRAFÍA
Fisicoquí'ica O +evine Fisicoquí'ica6 Gast,n ons Muzzooctava eici,n
LE0 DE BO0LE Ta)la de da"#s at'B
4 aB=
.&43&*
!*
"
2.456
2*2
&.43&*
2*#9
5.4>3
7
2*9I
>.>>21
9
*"7
1.>**4
""
*2I
3
Laboratorio de Fisicoquímica I
1 Para
Vm 0=
=
.
=49.853
A$licano A$licano la ecuaci,n ecuaci,n e e 4an 4an er )aals )aals
or el '-too iterativo e eLton O Ra$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
, '
Vm , 1=49.853 − =Vm,
. '
4
Laboratorio de Fisicoquímica I
Hallamos Hallamos z =
=
.
.
= 0.9996053346
2 Para
Vm 0=
=
.
=8.3088
A$licano A$licano la ecuaci,n ecuaci,n e e 4an 4an er )aals )aals
or el '-too iterativo e eLton O Ra$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
, '
Vm , 1=8.3088 − =Vm,
. '
5
Laboratorio de Fisicoquímica I
Hallamos Hallamos z =
=
.
.
=0.9977936547
3 Para
Vm 0=
=
.
=4.9853
A$licano A$licano la ecuaci,n ecuaci,n e e 4an 4an er )aals )aals
or el '-too iterativo e eLton O Ra$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
, '
Vm , 1=4.9853 − =Vm,
. '
/6
Laboratorio de Fisicoquímica I
Hallamos Hallamos z =
=
.
.
=0.90729
& Para
Vm 0=
=
.
=3.560933
A$licano A$licano la ecuaci,n ecuaci,n e e 4an 4an er )aals )aals
or el '-too iterativo e eLton O Ra$(son:
/1
Laboratorio de Fisicoquímica I
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
Hallamos Hallamos z =
=
, '
Vm , 1=3.5609− =Vm,
.
.
. '
= 0.9949
* Para
Vm 0=
=
.
=2.76961
A$licano A$licano la ecuaci,n ecuaci,n e e 4an 4an er )aals )aals
/
Laboratorio de Fisicoquímica I or el '-too iterativo e eLton O Ra$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
Hallamos Hallamos z =
=
, '
Vm , 1=2.76961− =Vm,
.
.
. '
=0.993531
5 Para
Vm 0=
=
.
=2.26604
A$licano A$licano la ecuaci,n ecuaci,n e e 4an 4an er )aals )aals
//
Laboratorio de Fisicoquímica I
or el '-too iterativo e eLton O Ra$(son:
n =0 →Vm 1 =Vm , 0 −
Hallamos Hallamos z =
=
, '
Vm , 1=2.26604 − =Vm,
.
.
. '
= 0.99203
Ta)la Ta)la $#'(ara"i,a de resl"ad#s: Pa"'
Gas Ideal
a! der -aals
!*9
9*I
9*I
2*9#!7
I*!II
I*29!
/0
Laboratorio de Fisicoquímica I
•
*9
*9I
*9#7"
#*9!I
*#!9
*29
I*II2"
2*7#9"
2*7"7
"!*I9
2*2##!
2*2I
Pr#'
11.4*62
11.43>4>
P#r$e!"a7e de err#r : .
E =
.
X 100 =0.1526
8alla'#s el (r#'edi# de 9?;:
z
=
= 0.9808
Gr<=i$a ' ,s P
/
Laboratorio de Fisicoquímica I
/2