Presión de Vapor - Informe de Fisicoquímica
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LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Química e Ing. Química E.A.P Microbiología y Parasitología
Departamento de Fisicoquímica
PRESIÓN DEVAPOR
Laboratorio
Práctica N°4
Profesor: Dr. Aldo J. Guzmán Duxtan
Grupo
Josue Martínez 15100005
Reaño Quispe Kimberly 15100048
Ventura Rodriguez Josue Enrique 14100143
26 de octubre de 2015
UNMSM 1
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
TABLA DE CONTENIDOS
I. RESUMEN......................................................
II. INTRODUCCIÓN............................................
III. PRINCIPIOS TEÓRICOS.................................
VI. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS...
VI. CONCLUSIONES........................................
VIII. RECOMENDACIONES................................
IX. BIBLIOGRAFÍA............................................
X. APÉNDICE.................................................
UNMSM 2
LABORATORIO DE FISICOQUÍMICA
GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
I. RESUMEN
En el siguiente laboratorio, utilizaremos la presión de un líquido
determinado (en este caso será el agua) la cual mediremos con un
manómetro de mercurio, que arrojará el resultado en mmHg. La
presión de vapor de un líquido está definida como la presión que ejerce
el vapor en equilibrio con el líquido a una temperatura dad
En esta práctica utilizaremos la ecuación de Clausius-Clapeyron para
caracterizar la transición de fase entre dos estados de la material, con
esta se puede predecir donde va a dar ese cambio de fase.
La presión de vapor de un líquido es constante a una temperatura dad,
pero aumenta si lo hace la temperatura hasta el punto crítico del
líquido. Cuando se aumenta la temperatura es aumentada o mayor la
porción de moléculas, estas toman la energía necesaria para hacer el
cambio de líquido a vapor, y en consecuencia se precisa mayor presión
para establecer un equilibrio entre vapor y el líquido. Hay un acenso
lento a bajas temperaturas, y luego uno rápido como puede observarse
en el aumento de la pendiente de las curvas. Esta variación de la
presión e vapor con la temperatura se expresa matemáticamente con
la ecuación de Clausius-Clapeyron. Para la transición de líquidos a
vapor P es la presión a la temperatura T ΔH = ΔHv el calor de
vaporización de un peso dado de líquido, y V1 = V el volumen del
líquido, mientras que V2=V es el volumen del mismo pero de vapor
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GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
II. INTRODUCCIÓN
Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entren en
contacto, ya que las moléculas gaseosas se hallan en constante
movimiento. Al estar en movimiento continuo, las moléculas de un gas
golpean frecuentemente las paredes internas del recipiente que los
contiene. Al hacerlo, inmediatamente rebotan sin pérdida de energía
cinética, pero el cambio de dirección (aceleración) aplica una fuerza a las
paredes del recipiente. Esta fuerza, dividida por la superficie total sobre la
que actúa, es la presión del gas.
En la siguiente práctica determinaremos la presión de vapor de los
líquidos mediante el método elástico a temperaturas mayores que la
ambiental y con ellas calcularemos el calor molar de vaporización del
líquido.
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GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
III. PRINCIPIOS TEÓRICOS
PRESIÓN DE VAPOR
Es la presión a la cual el líquido y el vapor se encuentran en equilibrio.
Esta presión llamada también se saturación, es función de la temperatura
e independiente de las cantidades relativas del líquido y de vapor
presentes.
Cada líquido tiene su presión de vapor característica a una temperatura
dada; en el caso de mezclas de líquidos y soluciones, la presión de vapor
depende de la naturaleza y las porciones relativas de la sustancia en la
solución a una temperatura dada. En la práctica sólo consideramos
sistemas de un solo componente en los cuales el líquido y el vapor tienen
la misma composición y existe una presión para una temperatura fija.
Variación de la presión de vapor con la temperatura
La presión de vapor de un líquido es directamente proporcional a la
temperatura. Esta relación se observa mediante la ecuación de Clausius-
Clapeyron:
dPdT
=(∆ H v)/ (V g−V l)T=(∆ H v) /T ∆V
∆Hv: Calor de vaporización=
Vl, Vg: Volúmenes de líquido y gas respectivamente (vapor saturado)
dP/Dt: Relación de la presión de vapor con la temperatura si se asume q Vl
es despreciable en comparación con Vg y que V_ (g=RT/P) y ∆H es
constante, se tiene la siguiente ecuación:
UNMSM 5
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dPP
=(∆ H v )/(RT2)dT
Integrando se tiene, donde:
ln 〖 P=−(∆ H v )/ (RT2)〗+C
∆Hv: Calor de vaporización
Al plantear ln P vs 1/T. Se obtiene una línea recta cuya pendiente es –
(∆Hv/R), y a partir de ésta se halla ∆Hv.
Para algunos líquidos, integrando entre los limites aproximados y
asumiendo ∆Hv constante en el rango de temperatura de la experiencia,
de a Ec. (3), se obtiene la segunda Ec. Clausius-Clapeyron:
Log〖P_2/P_1 〗= (∆H_v)/R ((T_2-T_1))/ (T_2 T_1)
La presión de vapor también se puede expresar como una función de la
temperatura mediante la ecuación:
ln〖P=A⁄T+BT+CT^2+DT^3…〗
Los coeficientes A, B, C y D se ajustan para las unidades de presión.
Calor latente de Vaporización: Los calores latentes se obtienen
generalmente por evaporización a 1 atm de presión y se representa como
∆H. En términos de entalpia se tiene:
∆U=∆H-∆ (PV)
Donde a presiones moderadas el ∆V es el volumen del vapor formado, ya
que el volumen del líquido puede despreciarse, el volumen del vapor
puede calcularse mediante la Ec. De estado de gas ideal: V=n.R.T/P
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IV. DETALLES EXPERIMENTALES
A) MATERIALES
Llave de triple paso
Balón
Manómetro de mercurio
Termómetro
Cocinilla eléctrica
Papel milimetrado
Regla
Lápiz
B) PROCEDIMIENTO
Se revisó el equipo experimental para determinar la presión a vapor por el
método estático para asegurarnos que se encuentre correctamente instalado.
El matraz con agua destilada se puso en contacto con la cocinilla eléctrica.
Se esperó que el agua contenida en el matraz se caliente hasta ebullición,
manteniendo la llave abierta al ambiente.
Una vez llegado a los 100 0C se retiró de modo inmediato la cocinilla, y se
invirtió el sentido de la llave, de modo que el manómetro quedo conectado
con el balón.
Es nivel de mercurio en ambas ramas del tubo en U debían estar al mismo
nivel.
Se registraron las variaciones de altura a partir de 99 0C hasta los 77 0C con
un intervalo de 1 0C.
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES
TABLA Nª 1: CONDICIONES EXPERIMENTALES DE LABORATORIO
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PRESIÓN (mmHg) TEMPERATURA (0C) % HR756 94
TABLA Nª2: DATOS EXPERIMENTALES
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GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
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1do EXPERIMENTO
1/T (K-)
Pm
(mmHg)
Patm
(mmHg)
Pabs
(mmHg)
Ln
Pabs
1/372
0 756 756 6.628
1/371
20 756 776 6.654
1/370
50 756 806 6.692
1/369
71 756 827 6.717
1/368
110 756 866 6.763
1/367
122 756 878 6.777
1/366
153 756 909 6.812
1/365
166 756 922 6.826
1/364
177 756 933 6.838
1/363
193 756 949 6.855
1/362
214 756 970 6.877
1/361
236 756 992 6.899
1/360
244 756 1000 6.907
1/359
260 756 1016 6.923
1/358
280 756 1036 6.943
1/357
292 756 1048 6.954
1/356
315 756 1071 6.976
1/355
328 756 1084 6.988
1/354
343 756 1099 7.002
1/353
357 756 1113 7.014
1/352
370 756 1126 7.026
1/351
380 756 1136 7.035
1/350
389 756 1145 7.043
1/349
403 756 1159 7.055
1/348
409 756 1165 7.060
1/347
420 756 1176 7.069
1/346
432 756 1188 7.080
2do EXPERIMENTO
1/T (K-)
Pm
(mmHg)
Patm
(mmHg)Pabs
(mmHg)Ln
Pabs
1/372
0 756 756 6.628
1/371
33 756 789 6.670
1/370
52 756 808 6.694
1/369
74 756 830 6.721
1/368
105 756 861 6.758
1/367
117 756 873 6.771
1/366
136 756 892 6.793
1/365
157 756 913 6.816
1/364
186 756 942 6.848
1/363
200 756 956 6.862
1/362
211 756 967 6.874
1/361
236 756 992 6.899
1/360
244 756 1000 6.907
1/359
260 756 1016 6.923
1/358
280 756 1036 6.943
1/357
290 756 1046 6.952
1/356
309 756 1065 6.970
1/355
323 756 1079 6.983
1/354
340 756 1096 6.999
1/353
350 756 1106 7.008
1/352
356 756 1112 7.013
1/351
376 756 1132 7.031
1/350
386 756 1142 7.040
1/349
393 756 1149 7.046
1/348
408 756 1164 7.059
1/347
420 756 1176 7.069
1/346
433 756 1189 7.080
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GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
TABLA DE DATOS TEÓRICOS
Hteórico
TABLAS DE RESULTADOS Y % DE ERROR
m1 R1 H1
15.923 0.979591 -15.59802
UNMSM 10
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GRUPO C: DETEMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS
7
m2 R2 H 2
15.763 0.982089 -15.48066
8
% Error (experimento Nº1) % Error (experimento Nº2)
GRÁFICOSExperimento Nº1
Experimento Nº 2
UNMSM 11
0 5 10 15 20 25 30 35 6,300
6,400
6,500
6,600
6,700
6,800
6,900
7,000
7,100
7,200
f(x) = 15.9226600985222 x + 6678.19458128079R² = 0.9595591300841
Ln Pabs Linear (Ln Pabs) Linear (Ln Pabs)
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UNMSM 12
0 5 10 15 20 25 30 356,300
6,400
6,500
6,600
6,700
6,800
6,900
7,000
7,100
7,200
f(x) = 15.7630541871921 x + 6678.65763546798R² = 0.96448639085869
Ln Pabs
Ln PabsLinear (Ln Pabs)
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VI. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En este laboratorio se obtuvo un error del 4% con respecto al calor molar
de vaporización para la experiencia 1 y del 5% para la experiencia 2. Esto
se debe a los siguientes factores:
Para este laboratorio el error con el que posiblemente nos hayamos
topado sería que al momento de medir las distancias estas no hayan sido
precisas ya que conforme vaya bajando la temperatura se debe de
inmediatamente apuntar la medida en la que se encuentra.
Otro error es que posiblemente no se haya equilibrado rigurosamente
antes de comenzar a dictar las alturas ya que ambas columnas deben de
comenzar en el mismo punto.
Es así que para mejores resultados se debe de tener más precisión en
todas las mediciones que se haga ya que cada una es importante para
cada paso que a continuación se haga. De no ser así se podría llegar a un
porcentaje de error muy grande el cual ya no sería aceptable.
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V. CONCLUSIONES
El objetivo principal de esta práctica ha consistido en estudiar la variación
de la temperatura de ebullición del agua con la presión a la cual se está
sometiendo el líquido. Inicialmente hemos calentado el agua hasta que se
ha puesto a hervir. Para que se pusiera a hervir hemos necesitado que el
dispositivo alcanzara la temperatura de 100 °C. A continuación hemos
abierto una llave para que entrara cierta cantidad de vapor y aumentar de
este modo la presión manométrica. Luego de hacer los cálculos se puede
comprobar que conforme iba disminuyendo la temperatura a la cual se
somete el líquido, más aumentaba presión manométrica pero disminuía la
presión del vapor. La temperatura que debe alcanzar el líquido y la
presión del sistema guardan entre sí una relación que se puede linealizar
para comprobar la proporcionalidad.
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VIII. RECOMENDACIONES
Tenemos que tener en cuenta que al momento de marcar las alturas en
el papel milimetrado al variar el manómetro debemos hacerlo de la
manera más rápida posible ya que la temperatura sigue bajando.
Con respecto al termómetro debemos considerar que no puede estar
calibrado por lo tanto no podemos guiarnos de que el punto de
ebullición se alcanzara a los 100 °C por lo que debemos examinar el
agua y percatarnos exactamente cuándo comienza a evaporarse.
Además al momento de retirar el papel milimetrado y comenzar a
medir las diferencias de alturas debemos hacerlo con una regla
milimetrada ya que el papel podría no estar calibrado.
Por último para disminuir nuestro rango de error debemos repetir la
experiencia varias veces.
UNMSM 15
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IX. BIBLIOGRAFÍA
Chang, Raymond. “Química 6ta edición”, pp. 204-213
CASTELLAN, Gilbert W. Fisicoquímica, segunda edición. México:
Fondo Educativo Interamericano S.A., 1974. Pág. 785.
DILLARD, Clyde y GOLDBERG, David. Química: reacciones, estructuras,
propiedades. México: Fondo Educativo Interamericano S.A., 1977. Pág.
414-415.
http://academic.uprm.edu/ccsde/QuimicaFisica/Presion%20de%20vapor
%20de%20un%20liquido%20puro.pdf
http://slbn.files.wordpress.com/2008/09/tabla_presion-de-vapor.pdf
http://mural.uv.es/ferhue/2o/labter/Curva_equilibrio_liquido-
vapor_FHG.pdf
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