PRESIÓN DE VAPOR

EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR
ciclo 2013-I
PRESIÓN DE VAPOR
Y
ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN
DEL AGUA
I. 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.
II. OBJETIVOS PARTICULARES
a. Determinar valores de presión de vapor
del agua a distintas temperaturas, para
representar y describir la relación que se
presenta entre ambas variables.
b. Calcular la entalpía de evaporización del agua a partir
de los datos experimentales y obtener la ecuación de
Clausius-Clapeyron
III. PROBLEMA
Determinar la entalpía de
vaporización del agua.
PRESIÓN DE VAPOR
 Es la presión a la
que cada Temp la
FASE LÍQUIDA Y
VAPOR se
encuentran en
equilibrio
 Su valor es
INDEPENDIENTE de
las cantidades de
líquido y vapor
presentes mientras
existan ambas.
Factores
modifican
la condición
de
equilibrio
ENTALPÍA de VAPORIZACIÓN
Entalpía:
es una MAGNITUD TERMODINÁMICA representada
con la letra H, la variación de entalpía (ΔH) es la cantidad de energía
(calor) que un sistema puede intercambiar con su entorno.
(MEDIDA DE LA CANTIDAD DE ENERGÍA ABSORBIDA o CEDIDA
por un sistema termodinámico).
La entalpía, es UNA VARIABLE DE ESTADO, ( que sólo depende
de los estados inicial y final) que se define como la SUMA DE LA
ENERGÍA INTERNA DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO Y EL
PRODUCTO DE SU VOLUMEN Y SU PRESIÓN.(H =U+pV).
La HTOTAL de UN SISTEMA no puede ser medida
experimentalmente, en cambio, la VARIACIÓN DE ENTALPÍA de
un sistema sí puede ser medida experimentalmente.
ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN
 RELACION DE CLAUSIUS-CLAPEYRON
ln(Pvap) = -DHvap/RT + b
Puntualizando
La ENTALPIA de VAPORIZACIÓN o
calor es la cantidad de E necesaria para
que una sust se encuentre en equilibrio
con su propio vapor
DH vap
p2
Ln

p1
R
1 1

T T 
1
 2
b
Utilidad
EC.
CLAUSIUS-CLAPEYRON
P
 Útil para
predecir donde
va ocurrir una
transición de
fase
 Se obtiene la
pendiente de la
curva de
coexistencia
 Obtención de la
ENTALPIA
L
S
G
T
DETERMINACIÓN DE LA ENTALPIA DE
VAPORIZACIÓN
A partir de la ec lineal
ln(Pvap) = -DHvap/RT + b
Ln Pvap
Pendiente= -DHvap/R
1/T
Ley de Charles
 Considerando un modelo ideal.
 Gas de Charles (P= cte)
Volumen  Temperatura
V/T = cte
V1 V2

T1 T2
¿y las presiones parciales?
 Fracción mol
yx
= n x / nT
= P x / PT
= Vx / VT
y aire = V aire / V total
y vapor = V vapor / V total
Pvap = y vap PT
A2. DISEÑO EXPERIMENTAL
 Proponer el diseño del experimento
apartir del material indicado en el
punto A3
A2. DISEÑO EXPERIMENTAL
¿Qué quiero hacer?
Establecer un rango de temperatura
(
)para observar el cambio en la Pv
del H2O
¿Cómo?
Midiendo la variación de VT del sistema
(VT = VAIRE+VVAPOR) y su relación con la
temperatura
¿Para qué?
Obtener el DHV en el rango de temp, mediante
la linealización de la Ec de CC
A3. MATERIALES Y REACTIVOS
Vaso Berzelius 1 L
Termómetro digital
Resistencia eléctrica
Agitador de vidrio
Probeta graduada 50mL
Agua
A4. METODOLOGÍA EMPLEADA.
 Describir detalladamente la
metodología empleada después de
haber realizado el experimento.
RESULTADOS
Cálculos
Resultados
experimentales
Temp
(°C)
Volumen
(mL)
Temp
(K)
Volumen
aire
(mL)
Volumen
vapor
(mL)
Y
aire
Y
vapor
P aire
(mmH
g)
P vapor
(mmHg)
1/T
(K-1)
Ln Pvap
Algoritmos de cálculos

Considerando que la presión se mantiene constante
durante todo el experimento calcula:
a) el volumen de aire a cada temperatura y el volumen de
vapor.
b) la fracción mol de aire a cada temperatura
c) la presión parcial del aire a cada temperatura
d) la presión de vapor del agua a cada temperatura
Cálculo del Volumen de aire (VA)a
diferentes temperaturas
 Considerando un modelo ideal.
 Gas de Charles (P= cte)
Volumen  Temperatura
V/T = cte
Volumen de aire a 273K = Volumen de aire a X K
273 K
XK
Volumen de aire a X (K) = volumen de aire a 273K (X K / 273 K)
¿Volumen de vapor?
Tenemos en la probeta una mezcla de
vapor de agua y aire. Por lo tanto, para
cada temperatura:
Volumen de vapor = Volumen total – volumen de aire
¿ ?
 a) ¿Qué gases hay
dentro de la probeta
entre los 30ºC y 70ºC?
 Aire y vapor de agua
 b) ¿Cuál es la presión
total de los gases dentro
de la probeta?
 La presión atmosférica
 c)
¿Qué gases hay
dentro de la probeta a
0ºC?
 Solamente hay aire.
APLICACIONES
 La presión de vapor tiene muchas
aplicaciones en el campo industrial como en
la vida cotidiana.
 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 tine el
petróleo.
 Torre de
destilación vista
desde afuera.
 Destilación
fraccionada de los
hidrocarburos.
 En la destilación de
una sustancia
como por ejemplo
extraer un aceite
esencial de una
planta o cualquier
otra sustancia.
 En la vida cotidiana
nos es muy útil por
ejemplo al
planchar.