Reporte 3. Presión de vapor PDF

Preview

Summary

Interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la
ecuación de Clausius-Clapeyron, para aplicarlas en la determinación de la entalpía de
vaporización de una sustancia....

Description

Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Química

Laboratorio de Equilibrio y Cinetica

Reporte III: PRESIÓN DE VAPOR Y ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA .

Integrantes: Cárdenas Pérez, Indira Alexandra. Juárez Gómez, Ariadna. López Toxtli, Yadira. Mora Chávez, Kevin Adrián. Vázquez Becerril, Gloria Atziry.

Docente: González Chimeo, Emma.

Laboratorio: 47

Equipo: 1

Horario: 11:00 - 14:00

OBJETIVO GENERAL Comprender e interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la ecuación de Clausius-Clapeyron, para aplicarlas en la determinación de la entalpía de vaporización de una sustancia. PROBLEMA Determinar la entalpía de vaporización del agua DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS Registrar los datos experimentales de temperatura y volumen en la tabla 1 Event o

T/(°C)

1

70.0

2

Vexp/( ml)

T(k)

Vaire/(ml ) cal.

Vvapor/ (ml) cal

Y (aire)

Y(vapor)

Pparcial aire/(mmH g)

Pvapor agua/ (mmHg)

1/T

14.0

343.15

10.803

3.196

0.771

0.228

452.221

133.778

2.914x10^-3

4.896

68.0

13.8

341.15

10.740

3.059

0.778

0.221

456.101

129.898

2.931x10^-3

4.866

3

65.9

13.0

339.05

10.674

2.325

0.821

0.178

481.188

104.811

2.949x10^-3

4.652

4

57.8

12.0

330.95

10.419

1.580

0.868

0.131

508.833

77.166

3.021x10^-3

4.345

5

46.8

11.0

319.95

10.073

0.926

0.915

0.084

536.641

49.358

3.125x10^-3

3.899

6

32.1

10.0

305.25

9.610

0.389

0.961

0.038

563.184

22.815

3.276x10^-3

3.127

7

14.3

9.2

287.45

9.050

0.149

0.983

0.016

576.46

9.539

3.478x10^-3

2.255

8

0

8.6

273.15

8.6

0

1

0

586

0

3.660x10^-3

ELABORACIÓN DE GRÁFICOS 1. Trazar la gráfica de presión de vapor (mmHg) en función de la temperatura absoluta (Gráfico 1)

InPvap.a gua

2. Trazar la gráfica de ln presión de vapor (mm Hg) en función del inverso de la temperatura absoluta (Gráfico 2).

ANÁLISIS DE RESULTADOS 1. Indicar qué gases se encuentran confinados en la parte superior de la probeta entre 30 ºC y 70 ºC. Aire y vapor de agua 2. Señalar cuál es el gas dentro de la probeta cuando la temperatura es de 0°C y explicar cuál es la utilidad de esa determinación. El gas que se encuentra dentro es el de el aire, nos ayuda a saber que el el vapor de agua a temperaturas bajas no se presenta y el volumen total que hay pertenece solo al aire 3. Explicar qué tipo de relación existe entre la presión de vapor y la temperatura, de

acuerdo al comportamiento que se observa en el gráfico 1. Cuando una de las dos aumenta la otra también aumenta es decir a mayor temperatura mayor presión o a mayor presión mayor es la temperatura 4. Analizar qué tipo de relación se presenta entre el logaritmo natural de la presión de vapor del agua y el inverso de la temperatura absoluta (gráfico 2). Expresar la ecuación que describe el comportamiento de estos datos. Cuando aumenta el logaritmo natural de la presión de vapor del agua, disminuye el inverso de la temperatura su ecuación de tendencia lineal es y = -0.4341x + 5.742 5. Explicar qué información proporciona la pendiente de la ecuación establecida en el punto (4) e indicar sus unidades. Pendiente= - ∆ Hvap/R (KJ/mol) 6. Calcular la entalpía de vaporización del agua a partir de la pendiente del gráfico 2. 5.742 = - ∆ Hvap / (8.314 KJ/ molk ) ( 5.742 )(8.314 KJ/mol) = -∆ Hvap 47.74 = -∆ Hvap ∆ Hvap = 47.74 KJ/mol 7. Comparar el valor de la entalpía de vaporización calculada a partir de los datos experimentales con el reportado en la literatura y calcular el porciento de error. En caso de existir alguna diferencia, explicar a qué puede deberse.

% Error = % Error =

V alor teórico − V alor experimental x V alor teórico 40.656 − 47.74 40.656

100

x 100 = 17.42 %

Se puede deber a muchos factores, tales como la temperatura, la presión, los instrumentos con los que se mide (precisión), etc... DOS APLICACIONES DEL TEMA Un claro ejemplo de la aplicación de presión de vapor es en una torre de destilación que es ocupada para separar los diferentes compuestos de hidrocarburos que tiene el petróleo

En la vida se puede ver en las planchas de vapor

DOS PROBLEMAS RESUELTOS. ● Utilice la figura para estimar el punto de ebullición del éter dietílico a una presión externa de 0.80 atm El punto de ebullición es la temperatura en la que la presión de vapor es igual a la presión externa. En la figura vemos que el punto de ebullición del éter a 0.80 atm es de unos 27ºC, lo que es cercano a la temperatura ambiente. Podemos hacer que un frasco de éter dietílico hierva a temperatura ambiente utilizando una bomba de vacío para bajar la presión encima del líquido a cerca de 0.80 atm (80 kPa).

●

El éter dietílico es un líquido orgánico volátil y muy inflamable que se utiliza como disolvente. La presión de vapor del éter dietílico es de 401 mmHg a 18°C. Calcule su presión de vapor a 32°C. Toma en cuenta los siguientes datos: ∆Hv ap= 26.0kJ/mol, P1=401 mmHg, T1 =291 K, T2 =305K R=8.134 J/kmol  

ln ( PP21 ) =

∆Hvap T 1 − T 2 R (T 1)(T 2)

ln (

401mmHg ) =-0.493 P2

eln (

401mmHg P2

P2=

401 0.611

)

= e−0.493

= 656 mmHg

=

=

401 P2

= 0.611

ln (

401mmHg P2

)=

26x10 3 J/mol 291 k − 305 k 8.134J /Kmol (291 k )(305 K)

Conclusiones ● Cárdenas Pérez Indira Alexandra: Se pudo observar que a medida que se aumenta la temperatura, aumenta el volumen del gas del sistema (vapor de agua).Y como podemos observar en la gráfica se muestra una relación directamente proporcional entre la temperatura y la presión. También a partir de esta, obtuvimos la ecuación de la recta y junto con la ecuación de Clausius-Clapeyron se calculó la entalpia de vaporización. ● Juárez Gómez Ariadna: Podemos observar que la presión de vapor es directamente proporcional a la temperatura, para calcular la pendiente del cambio de fase por la presión y temperatura con la ecuación de Clapeyron y nos puede predecir cómo va a ser la transición de fase, así como la entalpía de vaporización del agua. Por último, cuando hay un aumento en la temperatura la presión parcial del aire disminuye mientras que la presión de agua aumenta. ● López Toxtli Yadira: Respecto a los datos registrados en la tabla se puede observar que una presión parcial (aire) aumenta cuando la otra presión parcial (vapor de agua) aumenta, por ende la temperatura. Debido a que cuando la temperatura aumenta el cambio de fase es más rápido, por ello concluyó que la presión es directamente proporcional a la temperatura. ● Mora Chávez Kevin Adrián: Es importante observar cómo a mayor temperatura mayor presión ambas aumentan proporcionalmente y cómo esto influye en la presión parcial del aire y en la presión parcial del vapor de agua a diferentes temperaturas mostrándonos experimentalmente como esto causa un desplazamiento en el volumen de agua del sistema así como la ecuación de Clapeyron nos ayuda a predecir el cambio de fases de nuestro sistema ● Vázquez Becerril Gloria Atziry: Como podemos notar en el gráfico 2 (Ln Pvap del agua vs 1/T) podemos observar que la ecuación de Clausius-Clapeyron está relacionada con los potenciales termodinámicos de una reacción, siendo esta una herramienta útil para calcular la entalpía de vaporización a partir de datos experimentales. Además, de acuerdo a los resultados de la tabla 1, también podemos concluir que si la temperatura del líquido disminuye, la presión disminuirá de igual forma....