Informe De Presion De Vapor Saturado

Univer sidad Nacion [INFORME DE LABORATORIO] alPresión de de Vapor Saturado Ingeni ería

Mesa:

F7

Profesor: Plascencia Sánchez, Edson Alumnos: - Yaringaño Aquino, Renzo Paolo - Peña Osorio, Nicolás Código: - 20091069c - ………………..

Informe de laboratorio Presión de Vapor Saturado

Informe de laboratorio Presión de Vapor Saturado Objetivos:

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Estudiar la variación de la tensión de vapor de agua en función de la temperatura. Establecer un método para el estudio de la presión de vapor saturado de algunos líquidos.

Equipo: -

Una base Leybold grande. Una varilla de acero. Dos pinzas. Mechero Bunsen. Un matraz con un tapón bihoradado. Un tubo en forma de U invertido. Un termómetro. Un tubo de ensayo. 180 gr. De Mercurio.

Instrumento Teórico:

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Informe de laboratorio Presión de Vapor Saturado Presión de Vapor Saturado

La presión de vapor de saturación es la presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido (proceso denominado sublimación o el proceso inverso llamado deposicitación o sublimación inversa) también hablamos de presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado. El equilibrio dinámico se alcanzará más rápidamente cuanto mayor sea la superficie de contacto entre el líquido y el vapor, pues así se favorece la evaporación del líquido. El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido; a veces este depende de las interacciones de las moléculas del liquido; un compuesto como el agua tiene una presión de vapor más baja que el éter porque las moléculas de agua tienen fuerzas de atracción intermolecular mayores que las moléculas del éter. Variación de la Presión con la Temperatura

La presión de vapor de un líquido, es constante a una temperatura dada, 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 liquido a vapor, y en consecuencia se precisa mayor presión para establecer un equilibrio entre el vapor y el liquido. Hay un ascenso lento a bajas temperaturas, y luego uno muy rápido como puede observarse como aumento de la pendiente de las curvas. Esta variación de la presión de 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, DH = DHv El calor de vaporización de un peso dado de liquido, y V1 = Vl el volumen del liquido, mientras que V2 = V g es el volumen del mismo pero de vapor. En consecuencia, para la vaporización la ecuación de Clausius-Clapeyron puede escribirse así:

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Informe de laboratorio Presión de Vapor Saturado A temperatura no muy próxima a la critica Vl es muy pequeña comparada con Vg y puede despreciarse. Así a 100ºC, Vg del agua es 1671cc por gramo, mientras que Vi es solo 1.04 cc por gramo. Ademas si suponemos que el vapor se comporta esencialmente como un gas ideal, entonces Vg por mol viene dada por Vg = RT/ P y la ecuación anterior se transforma en :

Esta ecuación es conocida como ecuación de Clausius-Clapeyron. Integrando esta nos queda de la siguiente forma:

P In ( Po ) =-(

P = Po.C.

∆Hv 1 ). ( T ) R −(

e

∆Hv ) R .T

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Propiedades del agua saturada:

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Procedimiento

1.- Llene con agua hasta la mitad del matraz y luego colocar el tapón con el tubo en forma de U invertida, teniendo cuidado de que el bulbo del termómetro este bastante cerca del liquido pero sin tocarlo. 2.- Mediante un calentador lleve el liquido al punto de ebullición y mantenerlo en estas condiciones hasta desalojar todo el aire contenido en el matraz y en el tubo. 3.- A continuación introduzca el extremo libre del tubo en U en el interior del tubo de ensayo que continué una determinada cantidad de mercurio, quitando el mismo tiempo la fuente de calor. Verifique que el extremo inferior del tubo en U llegue al fondo del tubo de ensayo. 4.- A medida que disminuya la temperatura del vapor observe que el mercurio asciende por el tubo en U lo cual indica que la tensión del vapor esta descendiendo. Mediante el desnivel que existe entre la columna del mercurio en el tubo en U y la superficie libre del mercurio en el tubo de 6 Facultad de Ingeniería Geológica, Minas y Metalurgia

Informe de laboratorio Presión de Vapor Saturado ensayo puede conocerse la tensión del vapor que corresponde a cada temperatura. 5.- Finalizada la experiencia, recupere el mercurio abriendo lentamente la válvula que hay en el tapón del matraz.

Cálculos y Resultados: 1.- A partir de la temperatura de ebullición y cada 5º C determine la tensión de vapor que corresponde a diferentes temperaturas durante el enfriamiento. Temperatura (ºC)

Altura (mm)

Presión (mmHg)

Altura H2O (mm)

85 335 +/- 0.05

350.045025 194 +/- 0.05

87 300 +/- 0.05

314.966828

89 267 +/- 0.05

281.893101

92 200 +/- 0.05

214.743411

2.- Con los valores obtenidos tace una curva en un sistema de coordenadas rectangulares representando la presión en el eje de las abscisas.

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Presion de Vapor Saturado vs Temperatura 400 350 f(x) = 133335.68 exp( -0.07 x ) 300 250 Presion de Vapor Saturado (mmHg) 200 150 100 50 0 84 86 88 90 92 94 Temperatura (ºC)

3.- Teóricamente se sabe que la presión y la temperatura en la experiencia realizada están relacionadas por una ecuación de la forma: P = Po.e-αT Para los valores de T cercanos de ebullición, esto es, entre 343º K y 373º K aproximadamente. Con los valores de P y T obtenidos al valor de α.

α Teórico Practico % Error

0.05 0.07 28.57

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Conclusiones:

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La presión de vapor saturado de un liquido o solido depende de la temperatura y de las interacciones moleculares del liquido o solido a estudiar.

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Esta presión es necesaria para que se establezca el equilibrio entre liquido y vapor de la sustancia.

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Bibliografía: -

Física Universitaria (vol.1) : Young, Freedman, Sears, Zemansky Física II: Lic. Humberto Leyva Naveros. Ingeniería Mecánica; Editorial Revertè: Riley Sturges. www.wikipedia.edu.com

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