Claudia Fiqui
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Presin de vapor
UNMSM FACULTAD DE QUIMICA E INGNIERIA QUIMICAPresin de vapor
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICAE.A.P INGENIERA QUMICA
LABORATORIO DE FISICOQUIMICA PRESION DE VAPOR
Grupo: ETurno: 13.00 16:00 hrs. Fecha:REALIZACION: Jueves, 10 de setiembre de 2015
ENTREGA: Mircoles, 16 de setiembre de 2015
PrcticaN 4 : Presin de Vapor
Integrantes Palomino Zelaya Claudia Mara 14070174 Morales Mexicano Anita Carme 140701
Profesor Figueroa Tauquino
2015
TABLA DE CONTENIDO1. INTRODUCCION2
2. RESUMEN3
3. PRINCIPIOS TEORICOS4
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL9
5. TABULACION DE DATOS10
6. EJEMPLOS DE CALCULOS16
7. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS20
8. CONCLUSIONES20
9. RECOMENDACIONES21
10. BIBLIOGRAFIA21
11. APENDICE22
INTRODUCCIN La determinacin de la presin de vapor es muy importante para la industria ya que encuentra su aplicacin en diversos procesos uno de los cuales es la caldera; que desde pequeas instalaciones locales para la produccin de vapor para coccin de alimentos, planchado en serie de ropa, tratamientos spticos de instrumentales y labores similares, con vapor de relativa baja temperatura y presin, hasta enormes instalaciones industriales, utilizadas para la alimentacin de turbinas de generacin de electricidad, y otros procesos industriales donde se requiere vapor en grandes cantidades, a altsimas temperaturas y presiones. Un ejemplo muy comn de una caldera es la olla a presin.En esencia una caldera es un recipiente cerrado, lleno parcialmente de agua a la que se le aplica calor procedente de alguna fuente, para hacerla hervir y producir vapores. Como estos vapores estn confinados a un espacio cerrado, se incrementar la presin interior y con ello la temperatura de ebullicin del agua, pudindose alcanzar finalmente muy elevados valores de presin y temperatura. Estos vapores se concentran en la parte superior del recipiente inicialmente vaco, conocido como domo, de donde se extrae va conductos para ser utilizado en el proceso en cuestin.
RESUMEN
El objetivo principal de nuestra prctica ser el estudio de la variacin de la presin con la temperatura en el equilibrio de agua hirviendo y vapor; para esto nos valemos del equipo experimental para determinar la presin de vapor por el mtodo esttico conformado por un manmetro de mercurio Hg , un baln con agua destilada, una llave de triple paso que nos permitir liberar la presin de vapor de agua y llevar nuevamente el sistema la presin atmosfrica ambiental, un termmetro para medir la presin de vapor a diferentes temperaturas, para hacer nuestros clculos y un calentador. Adems, determinaremos el calor de vaporizacin del agua a partir de la medida de su presin de vapor a distintas temperaturas, concretamente entre 80 y 90 C, y se compararn los resultados obtenidos con los valores tericos. Utilizamos la ecuacin de Clausius Clapeyron para expresar matemticamente la variacin de la presin del vapor con la temperatura
Las condiciones de laboratorio en las que se trabaj:Presin (756 mmHg); temperatura (21C); % de humedad (96%). Como principal resultado se obtuvo el valor experimental del calor molar de vaporizacin del agua H = 8,318 kcal, y lo comparamos con el terico de las grficas realizadas y anexadas en este informe.
PRINCIPIOS TERICOS
Para poder entender muchos fenmenos que suceden en la vida diaria hay que conocer lo que es la Presin de Vapor. Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:
En el dibujo se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un lquido (azul).Este lquido como toda sustancia est constituido por molculas (bolitas negras), que estn en constante movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento errtico, hace que se produzcan choques entre ellas, de estos choques las molculas intercambian energa, tal y como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran, mientras otras se frenan.En este constante choque e intercambio de energa, algunas molculas pueden alcanzar tal velocidad, que si estn cerca de la superficie pueden saltar del lquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases.A este proceso de conversin lenta de los lquidos a gases se les llama evaporacin.A medida que ms y ms molculas pasan al estado de vapor, la presin dentro del espacio cerrado sobre el lquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presin para el cual por cada molcula que logra escapar del lquido necesariamente regresa una de las gaseosas a l, por lo que se establece un equilibrio y la presin no sigue subiendo. Esta presin se conoce como Presin de Vapor Saturado.La presin de vapor saturado depende de dos factores:
1. La naturaleza del lquido 2. La temperatura
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. PASO: Llene el matraz con agua destilada hasta 1/3 de su volumen total, manteniendo la llave abierta al ambiente.
2. PASO: Caliente el agua hasta ebullicin, la temperatura no debe exceder de 100C.
3. PASO: Retire inmediatamente la cocinilla para evitar sobrecalentamiento y paralelamente invierta la posicin de la llave, de forma que el manmetro quede conectado con el baln.
4. PASO: A partir de 99C anote las temperaturas y presiones manomtricas hasta llegar a 80C. Tome sus lecturas en intervalos de 1C.
5. PASO: Terminado el experimento cierre la llave conectada al baln y djela abierta al ambiente, de esta forma evitara que el mercurio pueda pasar al baln.
TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS
TABLA #1 Condiciones de laboratorioP(mmHg)T(C)%HR
7562296
TABLA #2 :Datos experimentalesDonde:HT= H1 +H2T(C)H1H2HT
99000
98101222
97202242
96313263
95404181
944951100
936162123
926971140
918080160
908991180
899699195
88104106210
87111115226
86118122240
85126129255
84135139274
83140145285
82147151298
81154157311
80162165327
TABLA #3 : Determinacin de Pv(h2o) experimental:Dnde:Pman = HT (mmHg) T (K) = C + 273.15Pman: presin manomtricaPvapor (H2O) = Patm-PmanPatm: Presin atmosfrica
Clculos:Para T=99CT (K) = 99+273.15= 372.15 KPman=HT= 0mmHgPvapor (H2O)= Patm-PmanPvapor (H2O)= 756mmHg-0mmHg=756mmHg
T(C)T(K)Pman(mmHg)Patm(mmHg)Pvapor(mmHg)
99372.150756
98371.1522734
97370.1542714
96369.1563693
95368.1581675
94367.15100656
93366.15123633
92365.15140756616
91364.15160596
90363.15180576
89362.15195561
88361.15210546
87360.15226530
86359.15240516
85358.15255501
84357.15274482
83356.15285471
82355.15298458
81354.15311445
80353.15327429
TABLA#4: Hallando la ecuacin de Ln(pvapor) vs 1/T*********
T(C)T(K)Pvapor(mmHg)1/TLn(Pvapor)
T199372.157562.687x10-36.628
T298371.157342.694x10-36.599
T397370.157142.702x10-36.571
T496369.156932.708x10-36.541
T595368.156752.716x10-36.515
T694367.156562.724x10-36.486
T793366.156332.731x10-36.450
T892365.156162.739x10-36.423
T991364.155962.746x10-36.390
T1090363.155762.754x10-36.356
T1189362.155612.761x10-36.330
T1288361.155462.769x10-36.303
T1387360.155302.777x10-36.273
T1486359.155162.784x10-36.246
T1585358.155012.792x10-36.217
T1684357.154822.800x10-36.178
T1783356.154712.808x10-36.155
T1882355.154582.816x10-36.127
T1981354.154452.824x10-36.098
T2080353.154292.832x10-36.061
Clculo de HV del agua
Donde: Pendiente: -Hv/RR: 1.987cal.mol-1.K-1Hv: calor de evaporizacin Por regresin lineal :-Hv/R=-3897.37 Hv= 7744.07
B= 17.097
Calculando con par de puntos:
Tomamos los extremos para encontrar las pendientes y la constante B, luego tomamos el promedio.
T1=372.15K Pvapor1=756 1/T1=2.687x10-3 Ln(Pvapor1)=6.628T20=353.15K Pvapor20=4291/T20=2.632x10-3 Ln(Pvapor20)=6.061
Ln(Pvapor) = -Hv/R(1/T) +B
Ln(Pvapor1) = -Hv/R(1/T1) +B Ln(Pvapor20) = -Hv/R(1/T20) +B Reemplazando sus valores:6.628=-Hv/Rx2.687x10-3 +B . (1)6.061=-Hv/Rx2.832 x10-3 + B . (2)Restando las ecuaciones (1)-(2)0.561=-Hv/Rx(2.687 x10-3 - 2.832 x10-3)Hv=7687.63
Hallando el B reemplazando el valor de Hv:6.628=-(7687.63)/Rx2.687x10-3 +B B=17.018
THvBHv(promedio)B(promedio)
T1-T207687.6317.02
T2-T197657.6916.98
T3-T187738.8417.10
T4-T177669.8216.99
T5-T167971.6617.41
T6-T157820.7817.217693.42517.011
T7-T147648.0816.96
T8-T137843.4217.08
T9-T127516.0416.77
T10-T117380.2916.59
La expresin matemtica: Ln(Pvapor) = 3871.880(1/T) + 17.011
PORCENTAJE DE ERROR del Hv:Dnde:Hv (terico)9720 cal.mol-1
Hallando el error de Hv hallada por regresin lineal:
%error= (9720-7744.07)/ (9720) x100 = 20.33%
Hallando el error de Hv hallada por el par de puntos:
%error= (9720 7693.425)/(9720)x100 =20.84%
%error de la grafica20.33%
%error de par de puntos20.84%
TABLA 5: Datos tericos:T(C)T(K)Pvapor(terico)1/TLn(Pvapor)terico
99372.15733.22.687x10-36.597
98371.15707.32.694x10-36.561
997370.15682.12.702x10-36.525
96369.15657.62.708x10-36.489
95368.15633.92.716x10-36.452
94367.15610.92.724x10-36.415
93366.15588.62.731x10-36.378
92365.155672.739x10-36.340
91364.15546.12.746x10-36.303
90363.15525.82.754x10-36.265
89362.15506.12.761x10-36.227
88361.15487.12.769x10-36.188
87360.15468.12.777x10-36.150
86359.15450.92.784x10-36.111
85358.15433.62.792x10-36.072
84357.15416.82.800x10-36.033
83356.15400.62.808x10-35.993
82355.16384.92.816x10-35.953
81354.15369.72.824x10-35.913
80353.15355.12.832x10-35.872
CUESTIONARIO
1. Indique otros mtodos para la determinacin de la presin de vapor2. Explique la relacin entre el punto de ebullicin de un lquido y su presin de vaporLa presin de vapor es la presin que ejercen las molculas del lquido que han escapado a la fase vapor en un recipiente cerrado donde se ha alcanzado el equilibrio. Muy a menudo el trmino se utiliza para describir la tendencia de un lquido a vaporizarse.Se trata de una medida de la tendencia de las molculas y tomos para escapar de un lquido o un slido. La temperatura de ebullicin de un lquido a presin atmosfrica corresponde a la temperatura a la que su presin de vapor iguala a la presin atmosfrica circundante, y a menudo se denomina temperatura de ebullicin normal Cuanto mayor sea la presin de vapor de un lquido a una temperatura determinada, mayor es la volatilidad y menor es la temperatura de ebullicin normal del lquido.Por ejemplo, a cualquier temperatura dada, el clorometano tiene la mayor presin de vapor de los lquidos de la tabla. Tambin tiene la menor temperatura de ebullicin normal (-24,2 C), que es donde la curva de presin de vapor del clorometano (lnea azul) cruza la lnea de presin horizontal de una atmsfera de presin de vapor absoluta.3. Defina lo siguiente: vapor saturado, punto de ebullicin, punto de ebullicin normal Vapor saturadoUna vez que empieza la ebullicin, el aumento de temperatura se detiene hasta que se evapora el lquido, es decir, si la presin se mantiene constante, durante el proceso de cambio de fase la temperatura tambin lo har. Durante un proceso de ebullicin, el nico cambio observable es un gran aumento en el volumen y una disminucin constante en el nivel de lquido como resultado de una mayor cantidad de este convertido en vapor.En un momento el cilindro contiene cantidades iguales de lquido y vapor (mezcla saturada de lquido y vapor). Conforme contina la transferencia de calor, el proceso de evaporizacin continuara hasta evaporarse la ltima gota de lquido (vapor saturado). En este punto el cilindro est lleno de vapor, el cual se halla en el borde de la fase liquida y cualquier cantidad de calor que pierda lo har condensarse (cambio de fase de vapor a liquido). Un vapor que est a punto de condensarse se llama vapor saturado, y una sustancia entre los estados 2 y 4 se conoce como vapor hmedo o mezcla saturada de liquido vapor, debido a que en este estado las fases liquida y de vapor existen en equilibrio.
Punto de ebullicin
La definicin formal depunto de ebullicines aquellatemperaturaen la cual la presin de vapor del lquido iguala a la presin de vapor del medio en el que se encuentra.La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de laenerga cinticamedia de lasmolculas. A temperaturas inferiores al punto deebullicin, slo una pequea fraccin de las molculas en la superficie tiene energa suficiente para romper latensin superficialy escapar. Este incremento de energa constituye un intercambio decalorque da lugar al aumento de laentropadel sistema (tendencia al desorden de laspartculasque componen su cuerpo).El punto deebullicindepende de lamasa molecularde la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolopermanente -dipolo inducidoopuentes de hidrgeno).
Punto de ebullicin normal
HOJA DE DATOS
PRCTICA: PRESION DE VAPORN:
RESPONSABLE: Anita Morales Mexicano Claudia Palomino Zelaya P(mmHg): 756
Fecha: T(C): 22
GRUPO: E/F%HR: 96
Dato experimental: T(C)H1H2HT
99000
98101222
97202242
96313263
95404181
944951100
936162123
926971140
918080160
908991180
899699195
88104106210
87111115226
86118122240
85126129255
84135139274
83140145285
82147151298
81154157311
80162165327
Condiciones de laboratorio:PmmHgT(C)%HR
7562296
2
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