Determinacion DE Calor DE Vaporización fisicoquimica PDF

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DETERMINACION DE CALOR DE VAPORIZACIÓN (MÉTODO DE DESTILACIÓN) 1. INTRODUCCIÓN Cuando una sustancia cambia de fase se producen cambios de calor relativamente considerables a temperatura constante. Cuando una fase liquida pasa a fase vapor con su presión de vapor a temperatura constante se debe agregar cierta cantidad de calor.

2. MARCO TEORICO Calor Latente de Vaporización. El calor latente de vaporización es la cantidad de calor agregado o eliminado de una sustancia para producir un cambio de fase, es decir, para vaporizar una sustancia. Ingenieria termal El calor de vaporización disminuye al aumentar la presión, mientras que aumenta el punto de ebullición . Se desvanece por completo en un cierto punto llamado punto crítico . Por encima del punto crítico, las fases líquida y de vapor son indistinguibles, y la sustancia se llama fluido supercrítico . El calor de vaporización es el calor requerido para vaporizar completamente una unidad de líquido saturado (o condensar una unidad de masa de vapor saturado) y es igual a h lg = hg–hl. El calor que es necesario para derretir (o congelar) una unidad de masa en la sustancia a presión constante es el calor de fusión y es igual a h sl = h l – h s , donde h s es la entalpía del sólido saturado y h l Es la entalpía del líquido saturado. Punto de Ebullición. Como punto de ebullición se conoce, en física y química, aquella temperatura a la cual la presión de vapor de una sustancia iguala a la presión atmosférica externa. Es en punto de ebullición cuando se produce el paso de una sustancia en estado líquido al gaseoso de manera tumultuosa. De hecho, una vez alcanzado el punto de ebullición, la temperatura no puede ascender más. El punto de ebullición ocurre en unas condiciones de temperatura y presión determinadas. Además, varía de sustancia en sustancia, dependiendo de sus propiedades específicas. Por ejemplo, el punto de ebullición del agua al nivel del mar es de 100 °C, pero cuando empezamos a ascender en la atmósfera, encontrándonos menos presión atmosférica, la temperatura para alcanzar el punto de ebullición disminuye. Algunos puntos de ebullición registrados y conocidos en condiciones normales de presión (1 atm) son los siguientes:

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Agua: 100 ºC Helio: -268,9 ºC Hidrógeno: -252,8 ºC Calcio: 1484 ºC Berilio: 2471 ºC Silicio: 3265 ºC Carbono en forma de grafito: 4827 ºC Boro: 3927 ºC Molibdeno: 4639 ºC Osmio: 5012 ºC Wolframio: 5930 ºC

Calor Molar de Vaporización Se llama "calor de vaporización", la energía necesaria para cambiar 1 gramo de sustancia en estado líquida, al estado gaseoso en el punto de ebullición. Esta energía rompe las fuerzas atractivas intermoleculares y también debe Proveer la energía necesaria para expandir el gas (el trabajo PDV ). EL líquido tiene una presión de vapor relativamente baja, un pinto de ebullición alto y un elevado calor molar de vaporización. Las unidades de medida son: BTU/lb; BTU/lbmol; Cal/g; cal/gmol; kJ/kg; kJ/kmol. Para que una molecula de una cierta sustacia pasa de la fase liquida a la fase vapor tiene que superar cierta energía. Por ese motivo, para que un liquido a la temperatura de ebullición se vaporice es necesario darle una cierta energis (W). AH= I*V*t/m AH0 entalpia de vaporización I= intensidad de corriente (amper) V= voltaje (voltios) t=tiempo m= masa de agua (g). Se supone que no existen perdidas y que el agua se encuentra a la temperatura de ebullición. 3. OBJETIVOS - Determinar la entalpia de vaporización de agua a partir de balance de energía. 4. MATERIALES Y EQUIPOS - Equipo de destilación (balón de 500 ml, cabeza de destilación, condensador, termómetro, mangueras de refrigeración) - Manto calentador - 2 soportes universales con pinzas con nuez. - Multímetro y cables de conexión. - 2 probetas de 25 ml. - 2 probetas de 100ml.

-

2 cronómetros 2 Termómetros Termómetro diferencial. Vaso de precipitación de 1 L.

5. PROCEDIMIENTO 1) Fijamos el caudal de agua de refrigeración a un valor entre 300 y 400 ml/min, medimos la temperatura del agua de refrigeración. 2) Armamos el equipo de destilación con 350ml de agua y perlas de ebullición en el balón de destilación. 3) Encendimos la manta calefactora y luego procedimos a abrir el agua de refrigeración con el caudal de salida establecido. El calentamiento tiene que ser suave y controlado (sin formación violenta de vapor). 4) Medimos el caudal del condensado y la temperatura; para esto medir el volumen de condensado recogido en la probeta de 25 ml cada minuto. EL caudal de condensado debe estar entre 2-4 ml/min. 5) Medimos la temperatura de salida de agua de refrigeración (colectando agua de refrigeración en un vaso de precipitación de 1L. 6) Realizamos 3 mediciones y trabajamos con el valor promedio. 7) Calculamos AHv y comparamos con el valor de tablas. Justificamos la diferencia. 6. CALCULOS Y RESULTADOS.

7. CUESTIONARIO 1. Como varia el calor de vaporización con la temperatura, la presión y la naturaleza de las fuerzas intermoleculares? 2. Que es un liquido saturado y un liquido subenfriado? Si un agua existe como líquido a la temperatura y presión de saturación con una calidad de x = 0 , se denomina estado líquido saturado (monofásico). Si la temperatura del líquido es inferior a la temperatura de saturación para la presión existente, se llama líquido subenfriado o líquido comprimido . El término subenfriamiento se refiere a un líquido que existe a una temperatura por debajo de su punto de ebullición normal. Por ejemplo, el agua normalmente hierve a 100 ° C (a presión atmosférica); a temperatura ambiente 20 ° C el agua se denomina “subenfriado”. Analógicamente, el subenfriamiento se define también en ingeniería nuclear pero para otro propósito. 3. Que es un vapor saturado y un vapor sobrecalentado?

Vapor Saturado Como se indica en la línea negra en la parte superior de la grafica, el vapor saturado se presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y el agua (liquido) pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto ocurre cuando el rango de vaporización del agua es igual al rango de condensación.

Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento El vapor saturado tiene varias propiedades que lo hacen una gran fuente de calor, particularmente a temperaturas de 100 °C (212°F) y mas elevadas. Algunas de estas son: Propiedad Ventaja Calentamiento equilibrado a través de la transferencia de calor latente y Rapidez

Mejora la productividad y la calidad del producto

La presión puede controlar la temperatura

La temperatura puede establecerse rápida y precisamente

Elevado coeficiente de transferencia de calor

Area de transferencia de calor requerida es menor, permitiendo la reducción del costo inicial del equipo

Se origina del agua

Limpio, seguro y de bajo costo

El vapor sobrecalentado Se crea por el sobrecalentamiento del vapor saturado o húmedo para alcanzar un punto mayor al de saturación. Esto quiere decir que es un vapor que contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en una misma presión. El vapor sobrecalentado es usado principalmente para el movimiento-impulso de aplicaciones como lo son las turbinas, y normalmente no es usado para las aplicaciones de transferencia de calor. Desventajas de usar el vapor sobrecalentado para calentamiento: Propiedad

Desventaja

Bajo coeficiente de transferencia de calor

Reduce la productividad

Temperatura variable aun a una presión constante

Se requiere un superficie mayor para la transferencia de calor El vapor sobrecalentado requiere mantener una velocidad elevada, de lo contrario la temperatura disminuirá ya que se perderá el calor del sistema

Calor sensible utilizado para la Las caídas de temperatura pueden tener un impacto negativo en la transferencia de calor calidad del producto La temperatura podría ser extremadamente elevada

Se podrían requerir materiales mas fuertes para la construcción de equipos, requiriendo un mayor costo inicial.

4. Que son los diagramas T-V, P-v?

Diagrama T-V El diagrama de temperatura-volumen de una sustancia pura indica los puntos críticos, y también se puede apreciar la región de liquido comprimido y la región de vapor sobrecalentado, además de la región de saturación que se localiza debajo del domo. La química industrial aplica este tema en la termodinámica de diversas sustancias, como precité anteriormente ciertos procesos se dan a presiones y temperaturas distintas que se necesitan en diferentes fases.

Diagrama P-V Los diagramas de Presión-Volumen, o diagramas PV, son una manera conveniente de visualizar los cambios en la presión y el volumen. A los diferentes estados del gas les corresponde un punto en el diagrama PV. En el eje vertical se da la presión y en el eje horizontal el volumen, como observamos abajo. Cada punto en el diagrama PV representa un estado diferente del gas (uno para cada temperatura y volumen posibles). Conforme el gas sigue un proceso termodinámico, el estado del gas cambia, y por lo tanto el punto que lo representa en el diagrama PV. Al moverse, va dibujando una trayectoria (como se muestra en el diagrama de abajo). Una vez que podamos decodificar la información que contiene un diagrama PV, podremos hacer afirmaciones sobre el trabajo realizado, WWW, el calor transferido, QQQ, y los cambios en la energía interna de un gas, \Delta UΔUdelta, U. En las secciones siguientes, explicaremos cómo descifrar la información que esconde un diagrama PV.

5. Cual es a diferencia entre entalpia y entropía? La entropía y la entalpía son dos propiedades termodinámicas de un sistema físico. La entropía se suele entender como el grado de desorden del sistema, mientras que el entalpía se refiere la cantidad total de energía que contiene dicho sistema, o de forma más específica, la energía que contiene y que puede intercambiar con su entorno.

8. Bibliogr Bibliografía. afía. https://www.significados.com/punto-de-ebullicion/#:~:text=Como%20punto %20de%20ebullici%C3%B3n%20se,al%20gaseoso%20de%20manera %20tumultuosa. Fuente: https://concepto.de/punto-de-ebullicion/#ixzz6uIovCw3T https://www.thermal-engineering.org/es/que-es-el-liquido-saturado-y-subenfriadodefinicion/#:~:text=Si%20un%20agua%20existe%20como,l%C3%ADquido %20subenfriado%20o%20l%C3%ADquido%20comprimido%20. https://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/types-of-steam.html#:~:text=El%20vapor %20sobrecalentado%20se%20crea,saturado%20en%20una%20misma%20presi %C3%B3n. https://curiosoando.com/que-diferencia-entropia-y-entalpia#:~:text=La%20entrop %C3%ADa%20se%20suele%20entender,puede%20intercambiar%20con%20su %20entorno....