Universidad Nacional del Callao

FACULTAD DE INGENIERA INDUSTRIAL Y DE SISTEMASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA INDUSTRIAL

Tema: presin de vapor de liquidos

Laboratorio Curso: FISICOQUIMICACiclo: 2014-VProfesor: OSWALDO CAMASI PARIONAIntegrantes:1. Tapia Villarn Alan Kennedy 1315140028

PRESION DE VAPOR DE LIQUIDOS

Todos los liquidos producen vapores consistentes en atomos o molculas que se han evaporado de sus formas condensadas. Si la sustancia liquida, ocupa una parte de un recipiente cerrado, las molculas que escapan no se pueden difundir ilimitadamente sino que se acumulan en el espacio libre por encima de la superficie del liquido, y se establece un equilibrio dinamico entre los atomos y las molculas que escapan del liquido y las que vuelven a el.la presin correspondiente a este equilibrio es la presin de vapor y depende solo de la naturaleza del liquido y de la temperatura.se sabe que el agua no hierve a presin atmosfrica y temperatura ambiente, sin embargo cuando es calentada a 100c se presenta este fenmeno. Esto se debe a que la presin de vapor a 100c es la presin atmosfrica.

En el presente trabajo, queremos dar a conocer a una clara definicin de lo que es la presin de vapor de un lquido, como es el comportamiento de una sustancia al someterla a ciertos cambios de temperatura y influencia que estos cambios tienen sobre la presin de vapor en el lquido.Para poder entender mejor estos comportamientos necesitamos de unas herramientas de mucha ayuda, las ecuaciones termodinmicas de las cuales veremos de donde es su procedencia y su respectiva utilidad. Dichas ecuaciones las vamos a poder desarrollar de una manera didctica en el procedimiento experimental.

PRESION VAPOR DE LIQUIDOS

1. OBJETIVOS:*saber determinar la presin de vapor de lquidos a diversas temperaturas.*dominar la ecuacin de clausius.*aprender de forma excelente la ecuacin de antoine para la sustancia problema.*aplicar la comprobacin de la regla de trouton y de la ecuacin de kistiakowsky.*calcular la ecuacin constante ebulliscopica del liquido.*saber realizar la ecuacin de haggenmacher para la determinacin de la entalpia de vaporizacin.

2. FUNDMENTOS TEORICO.La presin de vapor es la presin de un sistema cuando el solido o liquido se hallan en equilibrio con su vapor.los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen asi sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presin tambin llamada, fuerza elstica o tensin. Para determinar un valor sobre esta presin se divide la fuerza total por la superficie en contacto.

Con que propiedad se relaciona?La regla de fases establece que la presin del vapor de un lquido puro es funcin nica de la temperatura de saturacin. Vemos pues que la presin de vapor de los casos se puede expresar como:

La cual podra estar relacionada con cualquier otra propiedad intensiva de un liquido saturado (o vapor),pero es mucho mejor relacionarla directamente con la temperatura de saturacin.Cmo se relaciona? La presin de vapor de un lquido se relaciona con la temperatura por medio de la ecuacin de claussius clapeyron, sin embargo existen muchas ecuaciones que estudian esta propiedad de los fluidos, pero de todas las maneras estas ecuaciones pueden referirse a la ecuacin de CLAPEYRON:Ln ()Esta ecuacin mediante pasos matemticos, puede convertirse en:Ln La grafica del logaritmo de la presin del vapor y el reciproco de la temperatura absoluta es una recta.la ecuacin anterior no es una mala aproximacin pero en general esta curva realmente tiene curvaturas pequeas que muestran as que esta aproximacin tampoco es la mejor. Estas curvas las observamos exagerando un poco el dibujo, de la siguiente manera.

Debemos tener en cuenta que estas ecuacin no es aplicable a temperaturas inferiores al punto de ebullicin normal.

Cmo se estima la presin del vapor?*en intervalos de baja presin: 10 a 1500 mmHg se estima por varios mtodos uno de los cuales son:El mtodo de estimacin de frost-kalkwarf-thodors, es el mejor para compuestos organicos,el cual se hace por medio de clculos de tipo iterativo y arroja un mximo porcentaje de error medio de 5.1%.El mtodo de Riedel-planck-Miller es el mejor para compuestos inorgnicos y adems es fcil de usar, est arroja un mximo porcentaje de error medio 2.5%.*en intervalos de alta presin: 1500mmHg hasta la presin critica tambin existen varios mtodos de los cuales mencionarse algunos:El mtodo de estimacin reducida de kirchhoff, el cual no es muy exacto pero es muy fcil de usar, este arroja un mximo porcentaje de error medio 3.2%.El mtodo de estimacin de Frost-kalkwarf-thodors, para intervalos de alta presin tambin requiere de clculos iterativos, sin embargo es muy bueno y arroja un mximo porcentaje de error medio 1.5%Estos mtodos anteriores son mtodos trabajados con ecuaciones reducidas para los cuales era necesario conocer .pero existen muchsimos metodos diferentes tanto con ecuaciones reducidas como con ecuaciones semireducidas y sin reducir.

3. EQUIPOS Y MATERIALES:-ebullmetro de diseo especial con sistema de calentamiento elctrico.-refrigerante de bolas y mangueras de jebe.-termmetro.-balon de seguridad para vacio con tres salidas.-frasco dewar con trampa para vacio-bomba de aceite para vacio.-probeta de vidrio de 25mlREACTIVOS:-liquidos organicos: benceno, cloroformo, etc.Mezcla frigorfic: hiclo-sal Probeta de vidrio termmetro

Ebullmetro probeta de vidrio 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

*lavar el ebullmetro, cuidando no mojar el sistema de calentamiento, secarlo e instalar el equipo tal como es mostrado en el esquema N1.

*conectarlo el sistema a la bomba de vaco y abra la llave del balon de seguridad cuidosamente.

*haga vacio por 5 min. Cierre la llave L-1, desconecte la manguera de la bomba de vaco y aada 25 ml del liquido.

*el termmetro debe estar en posicin vertical y debe aadirse la mezcla frigorfica del frasco dowar e introducir la trampa en el cerrar la llave L-1 conectar el sistema a la bomba de vaco y poner en marcha la bomba, abrir lentamente la llave L-1 hacer vacio hasta que los niveles de Hg se estabilizan.

*cerrar la llave L-1 desacoplar la manguera de la bomba de vaco y pararla. Comprueba la hermeticidad del sistema, la que es indicada por estabilidad de los niveles de Hg

*abrir cuidosamente la llave L-1 para permitir la entrada de aire, hasta que los niveles de Hg, se encuentran aproximadamente a 50cm uno de otro.

*conectar los terminales del calentador a la lnea de 6.3V,circule agua por el refrigerante y ponga el interruptor en ON cuando se logre el estado estable de ebullicin,reporte la temperatura y los niveles de Hg, simultneamente ponga el interruptor en OFF y luego abra lentamente la llave L-1 para incrementar la presin en 5 cm de Hg aproximadamente.

*cambie el interruptor a ON y reporte la temperatura y niveles de Hg a esta nueva presin.*repetir el procedimiento anterior hasta que la presin en el sistema sea igual a la presin atmosfrica.

5. CALCULOS Y RESULTADOS:Por dato sabemos que: +

= hAsimismo sabemos que: = 548mmHg

NT()Log PLn P

141648310338210314.153.18322.32225.3471

255.5565393172376328.653.04262.57525.9296

362.550845058490335.652.97932.69026.1944

46449246527521337.152.96602.71686.2558

5694804800548342.152.92272.73886.3063

Antes de proceder a pasar a los clculos y resultados veremos las ecuaciones y/o formulas a usar.*para el benceno = *ecuacin de Antoine: para el bencenoLog P = *ecuacin de la P de vapor segn:Log P = -A () + B*ecuacin de presin de vapor segun (34-c separada)Ln = - + Para esta ecuacin tenemos que hallar.

*constante de trauton = () = ()*segn kistiakowsky = *temperatura critica , T = 0*constante de ebulliscopia del benceno

Calculo de

Ahora calculando la pendiente se tiene:m = =4147.4859287 Entonces:

*Calculo de , = ; =

De los datos tenemos:

0.005690.558890.98358

0.010180.584680.97420

0.013270.597140.96835

0.014110.599800.96676

0.014840.608700.96655

5.4 ECUACION DE ANTOINE:Log P =

*P=210mmHg t=41c2.32221954 = ()

*P=376mmHg t=55.5c2.575187845 = ()*P=490mmHg t=62.5c2.69019608 = ()

De las ecuaciones (), (), () Se tiene: =8.638650876 =2195.300625306.5539309

5.5 ecuacin de presin de vapor segn clausius clapeyron:

Log P = -A () + B*P=210mmHg / T=314.15K2.32221954 = -A (3.18319654) + B ()

*P=376mmHg / T=328.65K2.575187845 = -A (3.0427506) + B ()De las ecuaciones (), ()A=1801.230239B = 8.0553398

Log P = -1801.230251 () +8.05588232

5.6 ecuacin de presin de vapor segn la ecuacin (34-c)Ln P= - +

*P=210mmHg / T=314.15K5.3471028= -+ ()

*P=376mmHg / T=328.65K5.9295383= -+ ()

*P=490mmHg / T=333.65K6.194405391 = -+ ()De las ecuaciones se obtiene. = 3385.608195 2.371329 =2.48942092Ln P= - + (2.48942092

5.7 constante de TROUTON:

= 824.054520

T (K) ()

314.1526.23286

328.6525.07547

335.6524.55252

337.1524.44329

342.1524.08609

ENTROPIA DE VAPORIZACION SEGUN KISTIAKOWSKY:

= 23.335847435 ()5.8 TEMPERATURA CRTICA.

=

5.9 constante de ebulliscopica del BENCENO:

R = 1.987

6. CONCLUSIONES*Del fundamento teorico, hemos podido tener una base para poder entender metdicamente la presin de vapor de liquidos, asimismo en la parte experimental de este informe hemos podido observar las diversas ecuaciones que ese utilizan en esta presin. Lo antes mencionado lo hemos puesto en prctica, realizando ejercicios en los clculos y resultados, por ello hemos aprendido a usar las diferentes ecuaciones para obtener la presin de vapor por liquidos.*la presin de un liquido ser distinta determinadas temperaturas.*hemos comprobado que los liquidos tienen un punto crtico, o bien donde el vapor hierve y su presin tambin se hace critica.*podemos hallar la presin de vapor a diferentes temperaturas aplicando las diferentes ecuaciones estudiadas.*la presin de vapor a temperatura dada y su coeficiente de temperatura son propiedades nicas del compuesto.

7. RECOMENDACIONES*es importante saber que la presin de vapor de un liquido se relaciona con la temperatura, esto se a travs de la ecuacin de classius clapeyron, no obstante cabe sealar que existen otras ecuaciones, estas ecuaciones hacen referencia a la ecuacin de clapeyron.*se debe tener en cuenta la parte teorica antes de empezar a realizar ejercicio y/o ecuaciones, esto nos ayuda a tener una mejor base del tema.*realizar los procedimientos de forma cautelosa al trabajar con el benceno.

8. BIBLIOGRAFIA

P. Sanz Pedrero (Coord.). (1992). "Fisicoqumica para Farmacia y Biologa". Ed. Masson-Salvat. I.N. Levine. (1996). "Fisicoqumica". Ed. Mc Graw Hill. R. Chang . (2000). "Physical Chemistry for the Chemical and Biological Sciences" Ed. University Science Books. P. Monk. (2004). "Understanding our Chemical Word". Ed. Wiley. P. Atkins, J. de Paula. (2006). "Physical Chemistry for the Life Sciences". Ed. Oxford University Press.

ANEXOSRudolf Clausius. Fsico alemn, uno de los creadores de la y de la teora cintico-molecular de la estructura de la materia. Es conocida su tentativa de interpretar los fenmenos electromagnticos desde el punto de vista de la mecnica de newton. Clausius formul a su modo el segundo principio de la termodinmica, introdujo el concepto de entropa. Hizo extensivo, sin fundamento, el segundo principio de la termodinmica al universo en su conjunto y ello le sirvi de base para llegar a la conclusin de que el cosmos est irremediablemente condenado a la >. Segn palabras de Engels, esta conclusin llev a Clausius a contradecir la LEY DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA.