INSTITUTO POLÍTECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco
Ingeniería Eléctrica
Laboratorio de Química Aplicada
Practica No.4 INFLUENCIA DE LA PRESIÓN SOBRE EL PUNTO DE EBULLICIÓN
Grupo: 2EM4 Equipo No.1
Pérez Barreto Fernando Cortés Sánchez Indira Citlalli Sánchez Pérez Reyna Daniela López Díaz Martin
Nombre del Profesor: González García Fernando Fecha de Practica: 19 de Abril del 2012
Practica No.4 INFLUENCIA DE LA PRESIÓN SOBRE EL PUNTO DE EBULLICIÓN Objetivo: Determinar experimentalmente l temperatura de ebullición del agua a diferentes presiones. Comprobar la Ecuación de Clausius-Clapeyron mediante el cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararla con la temperatura experimental respectiva.
Consideraciones Teóricas: *Estado Liquido Un liquido teóricamente se considera como una continuación de la fase gaseosa en una región de volúmenes pequeños y atracciones moleculares granes. Estado liquido.- Es el estado de agregación de la materia donde la energía potencial es casi igual a la energía cinética, siendo esta un poco mayor. Los líquidos tienen un volumen definido y adoptan la forma el recipiente que los contiene.
*Presión de Vapor Un líquido colocado en una vasija se evaporará parcialmente para establecer Una presión de vapor encima del liquido que depende de la naturaleza de éste, y es, en el equilibrio, constante a cualquier temperatura establecida. Esta presión es conocida como presión aturada de vapor del liquido correspondiente. En tanto se mantiene ésta, el liquido no exhibe mas tendencia a evaporarse, pero a una presión menor hay una nueva transformación hacia la fase de gas, y otra mas elevada se verifica una condensación, hasta restablecer la presión de equilibrio. Para un liquido cualquiera la vaporización va acompañada de absorción de calor y la cantidad de éste, para una temperatura y presión dadas, requerida para calentar cierto peso de líquido se conoce con el nombre de calor de vaporización y es la diferencia de entalpía de vapor y líquido, esto es donde es el calor de vaporización y y las entalpías de vapor y de líquido. En una evaporación es positiva siempre, mientras que en una condensación es negativa y numéricamente igual al calor absorbido en la vaporización. Como cabe esperar de la definición de diferencia entre la energía interna del vapor y del líquido trabajo de expansión en el cambio de fase: es decir
;
es la y el
El método de Menzies y Smith es preciso, flexible y conveniente para la medición de las presiones de vapor de una sustancia en un intervalo amplio de temperaturas. El bulbo B se llena aproximadamente en su mitad o tres cuartas partes del liquido problema, y en la porción en forma de forma del tubo C, se colocan2 ó 3 cm de altura de dicho liquido; entonces el isoteniscopio se conecta al resto del aparato y s sumerge en baño maría A, cuya temperatura se mide con el termómetro D. El aparato va provisto de un tubo barométrico para medir la presión, mientras G es un frasco grande que atenúa las fluctuaciones de presión del sistema hasta que hierva el liquido vigorosamente en B, a fin de expulsar todo el aire de BC.
*Influencia de la Temperatura sobre la presión de vapor La presión vapor de un liquido, es constante a una temperatura dada, pero aun aumenta si lo hace la temperatura hasta el punto crítico del líquido. Por encima de la temperatura critica, no existe ya liquido, y por tanto no tiene validez el concepto de presión de vapor saturada. Es fácil de comprender el aumento de la presión de vapor teniendo en cuenta la teoría cinética. Al aumentar la temperatura es mayor la proporción de moléculas que adquieren la energía suficiente para escapar de la fase liquida, y en consecuencia se precisa mayor presión para establecer un equilibrio entre vapor y el liquido. Por encima de la temperatura crítica la tendencia de escape de las moléculas están elevada que ninguna presión aplicada es suficiente para mantenerlas unidas en el estado liquido, y toda la masa persiste como gas.
Las figura nos muestra la forma que varía la presión de vapor con la temperatura. Hay un ascenso lento a bajas temperaturas, luego uno rápido como puede observarse por aumento de las curvas.
*La Ecuación de Clausius-Clapeyron Hay un ascenso lento a bajas temperaturas, luego uno rápido como puede observarse por aumento de las curvas. Esta variación de la presión de vapor con la temperatura se expresa matemáticamente con la ecuación de :
Clausius-Clapeyron
*Punto de ebullición El punto de ebullición normal de un liquido, es la temperatura a la cual su presión de vapor es igual a 760mmHg ó 1 atm. Sin embargo, un líquido puede hervir a cualquier temperatura que varia entre su punto de congelación y la temperatura crítica simplemente al elevar o hacer descender la presión externa que actúa sobre el mismo. Por esa razón, es posible establecer en general que el punto de ebullición de un liquido es la temperatura a la cual su presión de vapor iguala a la externa ejercida sobre su superficie.
Material : *1 Matraz Balón de fondo plano de 500ml *1 Termómetro *1 Manómetro en “U” con mercurio
*1 Tapón de hule bihoradado *1Tubo de vidrio con conexiones de hule *1 Pinza universal *1 Mechero, anillo y tela de c/asbesto.
Datos:
Procedimiento de la Practica : PRIMERA PARTE 1.- En el matraz balón coloque aproximadamente 250mL de agua y los cuerpos de ebullición
2.-Monte el equipo tal como se indica en la figura 1, al iniciar el experimento el tubo de hule no deberá estar conectado al manómetro. Estando desconectando el manómetro (pero en una posición tal que cuando sea necesario se pueda conectar rápidamente), caliente hasta ebullición. Anote la temperatura correspondiente.
3.-Por un tiempo no mayor de 10 segundos , deje de calentar y conecte rápidamente la manguera de hule al manómetro, e inmediatamente 96 °c. Deje de calentar para estabilizar la temperatura. Anote la variación de niveles de Mercurio en el manómetro y la temperatura correspondiente para este incremento de presión. No deje enfriar mucho tiempo.
4.- Caliente nuevamente hasta 98°C, retire el mechero y anote la variación de niveles del manómetro a la temperatura correspondiente. Caliente nuevamente hasta 100°C y anote la variación de niveles en el manómetro.
5.- Cuide de no calentar a una temperatura mayor de 103°C por que puede desconectarse la manguera del manómetro o del matraz por el aumento de presión. Deje enfriar y cuando no hoya variación en el nivel de mercurio, desconecte la manguera de hule del manómetro.
CUESTIONARIO: 1. Experimentalmente cuando la presión de oposición fue de 585 mmHg, (presión atmosférica en el D.F.) la temperatura de ebullición fue de: 367.6359 ºK ó 94.6359 ºC 2. A partir del dato anterior y de la ecuación de Clausius-Clapeyron calcule a las diferentes presiones (PT) la temperatura correspondiente a cada presión y compárela con la obtenida experimentalmente. Complete la siguiente tabla. Considere: Hv= 9700cal/mol R=1.987 cal/mol°K Temperatura Experimental
h2
h1
H=h2-h1 H= P
°C
°K
mmHg
mmHg
mmHg
95 96 98 100
368 369 371 373
163 199 215 234
163 129 110 90
0 70 105 144
PT=585 + P
585 655 690 729
Temperatura Calculada °C
°K
94.6359 98.1623 97.4576 99.5567
367.6359 371.1623 370.4576 372.5567
NOTA: SE DEBERÁN ANEXAR AL REPORTE TODOS LOS CÁLCULOS REALIZADOS. TEMPERATURA EXPERIMENTAL
1. 2. 3. 4.
95ºC + 273= 368 K 96ºC+273= 369 K 98ºC+ 273=371 K 100ºC+ 273=373 K
H= H2-H1 H= P
1. 163 mmHg - 163 mmHg = 0 mmHg
2. 199 mm Hg – 129 mmHg = 70 mmHg 3. 215 mmHg – 110 mmHg = 105 mmHg 4. 234 mmHg - 90 mmHg = 144 mmHg PT= 585 +
1. 2. 3. 4.
P
585 mmHg + 0 mmHg = 585 mmHg 585 mmHg + 70 mmHg = 655 mmHg 585 mmHg + 105 mmHg= 690 mmHg 585 mmHg + 144 mmHg = 729 mmHg
TEMPERATURA CALCULADA
Hv = 9700 R= 1.987
1. P1= 585 mmHg P2= 655 mmHg T1= ¿? T2= 96ºC + 273= 369 k 2. P1= 585 mmHg P2= 655 mmHg T1= 368 k T2= ¿? 3. P1= 655 mmHg P2= 690 mmHg T1= 96ºC + 273 = 369k T2= ¿? 4. P1= 655 mmHg P2= 690 mmHg T1= 96ºC + 273 = 369k T2= ¿? 5. P1= 690 mmHg P2= 729 mmHg T1= 98ºC + 273 = 371k
DATOS
T2= ¿? FORMULA
DESPEJES
Para 1: Para 2, 3 y 4:
1.-
2.-
3.-
4.-
SUSTITUCION
( ) ( ) ( (
) )
Conclusión: Principalmente fue aplicado los conocimientos teóricos sobre Estado liquido fue comprendido el cambio de fase o estado en la practica desafortunadamente los datos calculados variaron de los experimentales por que no medimos bien.
Bibliografía: Samuel H. Maron, Carl F.Prutlon- Físico Química ;Páginas 116-126 Editorial Limusa Apuntes de el Profesor González García Fernando (Estado liquido)
