PRACTICA2-Equilibrio liquido vapor de una sustancia pura

Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias
Extractivas
Departamento de Ingeniería Química Petrolera
Laboratorio de Termodinámica del Equilibrio de Fases.
Practica No. 2 “Equilibrio líquido-vapor de una
sustancia pura (presión de vapor)”
Grupo: 2PM32
Equipo: Sección: II
Integrantes:
 Silverio Guzmán Juan Eduardo.
 Sánchez Andrade Manuel Emiliano.
 Sánchez Mendoza Amparo Karina.
 Sosa Flores Luis Alberto
Profesor Dr. Octavio Elizalde Solís
Profesora María Mateos Hernández
Fecha De Experimentación: 13/11/2020
Fecha De Entrega: 26/11/2020
ÍNDICE
Objetivos …………………………………………………………………………………..3
Introducción ……………………………………………………………………………….4
Sección experimental …………………………………………………………………….9
Procedimiento experimental ……………………………………………………………9
Diagrama de bloques del proceso experimental …………………………………...10
Tabla de resultados experimentales ……………………………………………….11
Tabla de resultados bibliográficos ………………………………………………….11
Tabla de resultados 1 ………………………………………………………………..16
Gráfica presión de vapor (referencia) ……………………………………………16
Gráfica presión de vapor (experimental) ……………………………………...…17
Tabla de errores ……………………………………………………………………...18
Tabla de resultados 2 ………………………………………………………………..19
Gráfica de %error-T ………………………………………………………………..19
Grafica (ln Pvap)-(1/T) …………………………………………………………….20
Diagrama de fase del heptano ……………………………………………………….21
Cuestionario ……………………………………………………………………………..22
Observaciones y recomendaciones ……………………………..……………………23
Conclusiones …………………………………………………………………………….24
Referencias
……………………………………………………………………………………………..28
Objetivos

Obtener experimentalmente la presión de vapor de un líquido a diferentes
temperaturas.

Analizar el equilibrio liquido-vapor para una sustancia pura.

Determinar el calor de vaporización de la sustancia utilizada a partir de la
ecuación de Clapeyron.

Comparar las presiones de vapor y el calor latente de vaporización
experimentales con respecto a valores teóricos.
Introducción
Para la realización de esta práctica es necesario tener conocimiento de conceptos
que destacan en el procedimiento.
Presión de Vapor: También llamada presión de saturación se define como la
presión correspondiente a cada temperatura en donde ambas fases, líquida y sólida,
están en equilibrio y no depende de la cantidad de líquido y vapor que hay en el
sistema. [1]
Figura 2.1 Presión de vapor
Equilibrio térmico: Se considera equilibrio termodinámico cuando hay un equilibrio
mecánico en el sistema, también si todos los componentes del sistema se
encuentran a la misma temperatura y no se está produciendo ninguna reacción
química. [2]
Cuando se calienta una sustancia, crece su energía cinética media de sus
moléculas, y las que tienen la energía mayor y que se encuentran en la superficie
de la sustancia, escaparán y formarán la fase de vapor.
Cuando contenemos esta sustancia en un sistema cerrado, algunas moléculas de
vapor van a chocar con la superficie de la sustancia y se agregarán a la fase líquida.
Cuando las moléculas que salen son igual en cantidad a las moléculas que
permanecen, se observa un equilibrio dinámico.
La presión de vapor no depende del volumen, solo de la temperatura la cual es una
temperatura fija y también es importante decir que la presión se considera
independiente de la cantidad de líquido y de vapor que están presentes en el
sistema. [3]
Los siguientes conceptos investigados son para una sustancia pura:
Equilibrio térmico: se presenta cuando todos los componentes de la sustancia
alcanzan la misma temperatura. [4]
Figura 2.2 Equilibrio térmico
Equilibrio mecánico: se presenta
cuando la suma de las fuerzas del
sistema estudiado es nula, es decir, cero.
Equilibrio químico: es un proceso el
cuál se considera reversible donde no se
presentan cambios con respecto al
tiempo a pesar de que los componentes
de una sustancia están reaccionando
entre sí. [5]
Equilibrio homogéneo: se presenta
cuando todos los componentes de la
sustancia se encuentran en la misma
fase.
Equilibrio heterogéneo: se presenta cuando no todos los componentes de la
sustancia se encuentran en la misma fase.
Equilibrio termodinámico: se presenta el equilibrio termodinámico en un sistema
cuando el sistema presenta equilibrio mecánico, térmico y químico. [6]
¿Cómo es la relación presión con respecto a la temperatura?
Gracias a la ley de Gay-Lussac sabemos que cuando se presenta un volumen
constante, es decir, cuando nuestra sustancia se encuentra en un sistema cerrado,
en la relación entre la temperatura y la presión de un gas se pueden realizar las
siguientes interpretaciones: La temperatura aumenta si aumenta la presión y la
temperatura disminuye si disminuimos la presión. Esto ocurre debido que el
aumento de la temperatura hace que las moléculas del gas se muevan mas
rápidamente, es decir, aumenta su energía cinética causando más choques contra
las paredes por lo que la presión aumenta.
𝑃
𝑇
=𝑘
Ec. 2.1
(la división de la presión entre la temperatura es una constante). [7]
Diagramas de fase de una sustancia pura (agua)
En el siguiente diagrama las regiones de las dos fases aparecen como áreas.
Figura 2.3 Diagrama de fase del agua
Grados de libertad para una sustancia pura en diferentes fases
Los grados de libertad se definen como el numero de variables intensivas
independientes que son necesarias para hacer la especificación de un estado
intensivo, es decir, la especificación del estado termodinámico. [8]
Regla de las fases
La siguiente ecuación se utiliza cuando el sistema no lleva a cabo ninguna reacción:
F = C-P + 2
Donde:
F = los grados de libertad
C = el número de especies químicas
P = el número de fases 2 variables intensivas
Figura 2.4 Punto de ebullición
Conceptos generales
Punto de ebullición: Cuando una sustancia
alcanza una cierta temperatura en la cual la presión
de vapor es suficientemente grande para que se
logren formar burbujas en el cuerpo del líquido.
Cuando la sustancia comienza a hervir la
temperatura se mantiene constante hasta que toda
la sustancia haya pasado a la fase gaseosa.
Figura 2.5 Punto de fusión
Punto de
fusión: el
punto crítico es la temperatura a la que la
sustancia debe llegar para poder cambiar
de fase sólida a fase líquida, a una presión
constante de 1 atm, es importante destacar
que para las sustancias puras el proceso
de fusión se manifiesta cuando ésta está a
una temperatura constante.
Figura 2.5 Punto triple
Punto triple: Es más común que dos
fases estén en equilibrio a que se
encuentren tres fases en equilibrio, pero
en algunas condiciones estas fases de
cierta sustancia pura coexisten en
equilibrio. Se pueden observar los
diagramas P-v o P-T, a la línea que forma
este punto se le conoce como línea triple.
La línea triple que se forma por el
equilibrio de los tres estados se
representa como un punto sobre los
diagramas P-T y por eso es por lo que se le conoce con el nombre de punto triple.
Punto crítico: se conoce como el límite en donde el volumen de un líquido es igual
a la masa contenida en el sistema y también igual al vapor que contiene el sistema.
Otra manera de interpretarlo es por medio de densidades, ya que en este punto las
densidades del líquido y vapor contenidos en el sistema son iguales. [9]
Ec. 2.2
Ecuación de Clausius-Clapeyron
Esta ecuación se utiliza para determinar las variaciones de la presión de vapor de
un sistema con respecto a la temperatura. Por otro lado, también se puede utilizar
para la región sólido-vapor si la utilizamos de tal manera que sustituyamos la
entalpía de sublimación de la sustancia que estemos estudiando en el sistema. La
curva que va a dividir estos estados en coexistencia se le conoce como curva de
coexistencia. [10]
Donde:
Ec. 2.3



es la pendiente de dicha
curva
ΔH es el calor latente o entalpía
del cambio de fase
ΔV es el volumen.
Sección Experimental
Materiales y reactivos










Vaso de precipitados
Embudo
Matraz de bola de 250 a 500 mL
Tubo refrigerante
Parrilla eléctrica
Termómetro de mercurio
Manómetro digital
Agua
Etanol
Propanol









Barómetro
Bomba de Vacío
Mangueras
Pinzas
Tapón de hule horadado
Trampa de vapor
Conectores “T” y “L” de vidrio
Hexano
Heptano
Procedimiento experimental
1. Agregar aproximadamente 100mL del reactivo a utilizar en un vaso de
precipitados.
2. Verter el reactivo en el matraz de bola con la ayuda de un embudo
3. Preparar el equipo de equilibrio líquido-vapor (matraz, tubo refrigerante,
conectores, manguera, trampa de vacío).
4. Conectar el termómetro de mercurio y el manómetro digital en el matraz de
bola.
5. Conectar al equipo la bomba de vacío.
6. Iniciar el calentamiento de la sustancia.
7. Se enciende la bomba de vacío y se genera el máximo vacío.
8. Una vez alcanzado el punto de ebullición, registrar la temperatura, presión
manométrica y presión barométrica.
9. Disminuir el vacío con la ayuda de una válvula, en este momento la ebullición
desaparece debido al cambio de presión.
10. Repetir los pasos 8 y 9 para otras 9 lecturas hasta alcanzar la presión
atmosférica.
11. Apagar la bomba de vacío.
12. Desmontar el equipo y lavar el material.
Diagrama de bloques del proceso experimental
Agregar aproximadamente
100mL del reactivo a utilizar
en un vaso de precipitados.
1.Verter el reactivo en el
matraz de bola con la ayuda
de un embudo
1.Preparar el equipo de
equilibrio líquido-vapor
(matraz, tubo refrigerante,
conectores, manguera,
trampa de vacío).
1.Iniciar el calentamiento de
la sustancia.
1.Conectar al equipo la
bomba de vacío.
1.Conectar el termómetro
de mercurio y el
manómetro digital en el
matraz de bola.
1.Se enciende la bomba de
vacío y se genera el máximo
vacío.
1.Una vez alcanzado el
punto de ebullición,
registrar la temperatura,
presión manométrica y
presión barométrica.
1.Disminuir el vacío con la
ayuda de una válvula, en
este momento la ebullición
desaparece debido al
cambio de presión.
1.Desmontar el equipo y
lavar el material.
1.Apagar la bomba de vacío.
1.Repetir los pasos 8 y 9
para otras 9 lecturas hasta
alcanzar la presión
atmosférica.
Tabla de datos experimentales
Evento
C
K
Manométrica
Presión absoluta
1
62
335.15
-428
157
2
72
345.15
-344
241
3
74
347.15
-322
263
4
78
351.15
-275
310
5
80
353.15
-240
345
6
82
355.15
-215
370
7
84
357.15
-179
406
8
89
362.15
-107
478
9
90
363.15
-82
503
10
92
365.15
-40
545
11
94
367.15
-2
583
Tabla de datos bibliográficos
Obtener la presión de vapor reportado en tablas, ecuaciones o correlaciones a partir de la
temperatura experimental. Reportar la entalpia de vaporización bibliográfica de la sustancia
utilizada, así como las condiciones (temperatura y presión) del punto triple y punto crítico.
Evento
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
𝑻[℃]
62
72
74
78
80
82
84
89
90
92
94
𝑷𝒗𝒂𝒑 [𝒎𝒎𝑯𝒈]
226.78112
325.838854
349.2881765
400.2373609
427.8453972
456.9496544
487.6069148
571.4265799
589.4802967
626.938314
666.2488229
Tabla de resultados 1
Evento 1
Con los datos proporcionados obtenemos la presión absoluta el cual es la suma de
la presión manométrica con la presión del barómetro teniendo así la ecuación:
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 + 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
Obteniendo la presión absoluta.
Los valores de presión de vapor se obtuvieron mediante la ecuación de Warner
𝑎𝜏 + 𝑏𝜏 1.5 + 𝑐𝜏 2.5 + 𝑑𝜏 5
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 ) =
𝑇𝑟
Teniendo así a, b, c, d como constantes que se encontraron de manera bibliográfica.
Pbar
[mmHg]
585
a
b
c
d
Tc [K]
Pc [bar]
-7.77404
1.85614
-2.8298
-3.507
540.15
27.35
𝑇
Para sacar 𝑇𝑟 se utiliza la ecuación 𝑇𝑟 = 𝑇 , en donde Tc es 540.15 K y la T es cada
𝑐
temperatura en de cada evento proporcionado.
Y para sacar τ tenemos la expresión:𝜏 = 1 − 𝑇𝑟 donde 𝑇𝑟 es el valor calculado de
cada evento y así sustituyendo valores tenemos que para el evento 1 es igual:
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 )
−7.77404(0.37952421) + 1.85614(0.37952421)1.5 + −2.8298(0.37952421)2.5 + (−3.507)(0.37952421)5
=
0.62047579
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 ) = −4.5048894 𝑏𝑎𝑟
Pero para solo obtener la 𝑃𝑣𝑎𝑝 ese resultado se eleva a la Euler para que se cancele el
Euler con el logaritmo natural y obtener el valor de la 𝑃𝑣𝑎𝑝 :
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 0.01105481 𝑏𝑎𝑟
Y para tener la presión teórica se multiplica la 𝑃𝑣𝑎𝑝 calculada por la presión critica
𝑃𝑐 = 27.35 𝑏𝑎𝑟
𝑃𝑣𝑎𝑝 =
𝑎𝜏+𝑏𝜏1.5 +𝑐𝜏2.5 +𝑑𝜏5
×𝑃𝑐
𝑇𝑡𝑟
𝑒
Teniendo así:
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 0.01105481 ∗ 27.35 = 0.302349123 𝑏𝑎𝑟
Pero como se desea tener la presión en mm Hg se la presión de vapor teórico se multiplica por
750.063 para así obtener las unidades deseadas.
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 0.302349123 ∗ 750.0637 = 226.7811 𝑚𝑚 𝐻𝑔
Donde Ln(Pvap) va a ser el logaritmo natural de la presión de Vapor y 1/T es la inversa de las
temperaturas obtenidas de manera experimental.
1
𝑇
1
335.15
= 0.00298374
Evento 2

(Temperatura)
𝑇 = ℃ + 273.15
𝑇 = 72℃ + 273.15 = 345.15 𝐾

(Presión de vapor)
𝑣𝑎𝑝
𝑣𝑎𝑝
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 + 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 ; 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑛𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 585 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑣𝑎𝑝
𝑃𝑎𝑏𝑠 = − − 344 𝑚𝑚𝐻𝑔 + 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 241.00 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑇
𝑇𝑟 = 𝑇
𝑐
𝑇𝑟 =
345.15𝐾
540.15𝐾
= 0.6389892 𝐾

𝜏 = 1 − 𝑇𝑟
𝜏 = 1 − 0.6389892 = 0.36101

ln(𝑃𝑣𝑎𝑝 )
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 ) =
𝑎𝜏 + 𝑏𝜏 1.5 + 𝑐𝜏 2.5 + 𝑑𝜏 5
𝑇𝑟
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 )
−7.77404(0.36101 𝐾) + 1.85614(0.36101𝐾)1.5 + −2.8298(0.36101𝐾)2.5 + (−3.507)(0.36101𝐾)5
=
0.6204758 𝐾
ln(𝑃𝑣𝑎𝑝 ) = −4.14247 𝑏𝑎𝑟

𝑃𝑣𝑎𝑝
−7.77404(0.36101 𝐾)+1.85614(0.36101K)1.5 ±2.8298(0.36101𝐾)2.5 +(−3.507)(0.36101𝐾)5
×27.35
0.6204758 𝐾
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 𝑒
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 0.434414 ∗ 750.0637 = 325.8388 𝑚𝑚𝐻𝑔

1
𝑇
Evento 3
1
345.15
= 0.00289729
= 0.434414𝑏𝑎𝑟

(Temperatura)
𝑇 = ℃ + 273.15
𝑇 = 74℃ + 273.15 = 347.15 𝐾

(Presión de vapor)
𝑣𝑎𝑝
𝑣𝑎𝑝
𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑚𝑎𝑛 + 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 ; 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑛𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 585 𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑣𝑎𝑝
𝑃𝑎𝑏𝑠 = −322 𝑚𝑚𝐻𝑔 + 585 𝑚𝑚𝐻𝑔 = 263.00 𝑚𝑚𝐻𝑔

𝑇
𝑇𝑟 = 𝑇
𝑐
𝑇𝑟 =
347.15𝐾
540.15𝐾
= 0.6426918 𝐾

𝜏 = 1 − 𝑇𝑟
𝜏 = 1 − 0.6389892 = 0.3573082𝐾

ln(𝑃𝑣𝑎𝑝 )
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 ) =
𝑎𝜏 + 𝑏𝜏 1.5 + 𝑐𝜏 2.5 + 𝑑𝜏 5
𝑇𝑟
𝐿𝑛(𝑃𝑣𝑎𝑝 )
−7.77404(0.357308𝐾) + 1.85614(0.357308𝐾)1.5 + −2.8298(0.357308𝐾)2.5 + (−3.507)(0.357308𝐾)5
=
0.6204758 𝐾
ln(𝑃𝑣𝑎𝑝 ) = −4.072977 𝑏𝑎𝑟

𝑃𝑣𝑎𝑝
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 𝑒
−7.77404(0.3573082K)+1.85614(0.3573082K)1.5 ±2.8298(0.3573082K)2.5 +(−3.507)(0.3573082K)5
×27.35
0.6204758 𝐾
𝑃𝑣𝑎𝑝 = 0.4656779 ∗ 750.0637 = 349.288176 𝑚𝑚𝐻𝑔

1
𝑇
1
347.15
= 0.0028806
Punto critico
𝑇𝑐 = 540.15 𝐾
𝑃𝑐 = 27.35 𝑏𝑎𝑟
𝑃𝑐 [𝑏𝑎𝑟] = (
750.0637554192 1𝑚𝑚𝐻𝑔
) = 20551.747 𝑚𝑚𝐻𝑔
1 𝑏𝑎𝑟
Punto de fusión
= 0.4656779𝑏𝑎𝑟
𝑇𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛 = 182.6 𝐾
𝑃𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛 = 1.01325 𝑏𝑎𝑟
750.0637554192 1𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑃𝑓𝑢𝑠𝑖𝑜𝑛 [𝑏𝑎𝑟] = (
) = 760.0021002 𝑚𝑚𝐻𝑔
1 𝑏𝑎𝑟
Ecuación de entalpia de vaporización
𝐴 = 53.66
𝛽 = 0.2831
𝑇𝑟𝑝𝑟𝑜𝑚 = 0.656661029
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻 = 𝐴 exp(−𝛽𝑇𝑟 ) (1 − 𝑇𝑟 )𝛽
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻 = 56.66 exp(−0.2831 × 0.656661029) (1 − 0.656661029)0.2831 = 32.92139383 [
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 = 42.69621448 [
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
]
Punto triple
𝑘𝐽
Entalpia de vaporización estándar del heptano: 36 [𝑚𝑜𝑙]
Condiciones del punto triple
𝑇𝑡𝑟𝑖𝑝𝑙𝑒 = 182.56 𝐾
𝑅 = 8.314 [
𝐽
]
𝑚𝑜𝑙𝐾
𝑇1 = 335.15𝐾
𝑇2 = 367.15𝐾
Utilizando la “Ecuación de Clausius-Clapeyron”
𝑑𝑃
Δ𝐻
=
𝑑𝑇 TΔ𝑉
𝑃2
Δ𝐻 1
1
𝐿𝑛 ( ) = −
( − )
𝑃1
R 𝑇2 𝑇1
𝑃𝑡𝑟𝑖𝑝𝑙𝑒 [𝑏𝑎𝑟] = (
𝐽
𝑚𝑜𝑙 ) ( 1 − 1 ) = 1.33550824 𝑏𝑎𝑟
𝐽
367.15 335.15
8.314
𝑚𝑜𝑙𝐾
42696.21448
Cambiar de unidades a [𝑚𝑚𝐻𝑔]
]
750.0637554192 1𝑚𝑚𝐻𝑔
𝑃𝑡𝑟𝑖𝑝𝑙𝑒 [𝑏𝑎𝑟] = (
) = 1001.71633 𝑚𝑚𝐻𝑔
1 𝑏𝑎𝑟
Y así para cada evento que se tenga. Teniendo la siguiente tabla.
TABLA DE RESULTADOS 1 -HEPTANOTemperatura
Pvap
Evento
Ln (Pvap)
man
[°C]
[K]
[mmHg]
abs [mmHg]
1
157.00
5.42398532
62 335.15
-428
2
241.00
5.78640295
72 345.15
-344
3
347.15
263.00
5.8558973
74
-322
4
310.00
5.99205777
78 351.15
-275
5
345.00
6.05876191
80 353.15
-240
6
370.00
6.12457322
82 355.15
-215
7
406.00
6.18950958
84 357.15
-179
8
478.00
6.34813601
89 362.15
-107
9
503.00
6.3792413
90 363.15
-82
10
545.00
6.44084815
92 365.15
-40
11
583.00
6.50166321
94 367.15
-2
1
𝑇
0.00298374
0.00289729
0.0028806
0.00284779
0.00283166
0.00281571
0.00279994
0.00276129
0.00275368
0.0027386
0.00272368
Presión de Vapor (Referencia)
Presión de Vapor [mmHg]
700
600
500
400
300
200
100
0
330
335
340
345
350
355
Temperatura [K]
360
365
370
Presión de Vapor (Experimental)
700,00
Presión de Vapor [mmHg]
600,00
500,00
400,00
300,00
200,00
100,00
0,00
330
335
340
345
350
355
360
365
370
Temperatura [K]
Calcular los porcentajes de error para la presión de vapor entre los valores
experimentales y teóricos.

Evento 1
%𝐸 =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
∗ 100
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
%𝐸 =
226.78112 − 157
∗ 100
226.78112
%𝐸 = 30.770251

Evento 2
%𝐸 =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
∗ 100
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
%𝐸 =
325.83885 − 241
∗ 100
325.83885
%𝐸 = 26.037059

Evento 3
%𝐸 =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
∗ 100
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
%𝐸 =
349.28818 − 263
∗ 100
349.28818
%𝐸 = 26.037059
Siguiendo el mismo procedimiento para los eventos restantes, se obtuvieron los siguientes
resultados del porcentaje de error.
T(K)
%E
335.15
30.7702507
345.15
26.0370588
347.15
24.7040073
351.15
22.5459614
353.15
19.3633957
355.15
19.0282788
357.15
16.7362095
362.15
16.3497085
363.15
14.6706
365.15
13.0695975
367.15
12.495155
Tabla de Resultados 2
Pvap(exp, mmHg)
Pvap(teórica, mmHg)
T(K)
%error P
335.15
157.00
226.7811186
30.7702507
345.15
241.00
325.838854
26.0370588
347.15
263.00
349.2881765
24.7040073
351.15
310.00
400.2373609
22.5459614
353.15
345.00
427.8453972
19.3633957
355.15
370.00
456.9496544
19.0282788
357.15
406.00
487.6069148
16.7362095
362.15
478.00
571.4265799
16.3497085
363.15
503.00
589.4802967
14.6706
365.15
545.00
626.938314
13.0695975
367.15
583.00
666.2488229
12.495155
Graficar porcentajes de error para la presión de vapor (y) – temperatura(x).
%Error - Temperatura
35
30
%error [%]
25
20
15
10
5
0
330
335
340
345
350
Temperatura [K]
355
360
365
370
Graficar (ln Pvap)-(1/T).
Ln (Pvap) - (1/T)
0,003
0,00295
(1/T)
0,0029
0,00285
0,0028
0,00275
0,0027
5,3
5,5
5,7
5,9
Ln
(Pvap)
6,1
6,3
[mmHg])
Mediante un método analítico, obtener la entalpia de vaporización.
Para este punto, se utilizará la Ecuación de entalpia de vaporización
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻 = 𝐴𝑒𝑥𝑝(−𝛽𝑇𝑟 )(1 − 𝑇𝑟 )𝛽
donde:
A=53.66
β=0.2831
Trprom=0.656661029
Sustituyendo nos queda:
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻 = (53.66)(℮(−0.2831)(0.656661029) )(1 − 0.656661029)0.2831
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻 = 32.92139383
𝑘𝐽
𝑚𝑜𝑙
𝑘𝐽
1000 𝐽
∆𝑣𝑎𝑝 𝐻 = 32.92139383 𝑚𝑜𝑙 *|

1𝑘𝐽
Entalpia de vaporización de referencia.
ΔvapHref= 36 kJ/mol= 36000 J/mol
𝐽
| = 32921.39383 𝑚𝑜𝑙
6,5
6,7
Calcular el %error entre la entalpia de vaporización experimental y teórica.
ΔvapHref [kJ/mol]
ΔvapHexp [kJ/mol]
36
32.92139383
ΔvapHref [J/mol]
ΔvapHexp [J/mol]
36000
32921.39383
%𝐸 =
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
∗ 100
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜
%𝐸 =
36000 − 32921.39383
∗ 100
36000
%𝐸 = 8.551683806
Realizar una gráfica de temperatura(x)-presión(y) Marcando las siguientes cinco
series de datos: (1) curva de vaporización experimental, (2) curva de vaporización
bibliográfica, (3) punto triple, (4) punto crítico y (5) punto de fusión
Temperatura - Presión
700,00
20000
600,00
500,00
15000
Curva Experimental
400,00
Curva Referencia
10000
300,00
Punto Triple
Punto de Fusión
Punto Critico
200,00
5000
100,00
0,00
0
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
Cuestionario
¿Cómo es el comportamiento de la presión de vapor con respecto a la temperatura
de ebullición?
Su comportamiento es exponencial respecto a la temperatura con la presión de
vapor, por lo tanto, si aumentamos la temperatura también incrementa la presión a
la largo de nuestra curva, al igual si aumentamos la presión incrementa la
temperatura.
¿Por qué es importante conocer el calor latente de vaporización de una sustancia
pura?
El calor latente de vaporización es una propiedad termodinámica ya que está
presente un gran número de procesos y con él la determinación de datos
energéticos de los procesos, y es importante en nuestra practica conocerla porque
podemos saber cuánta energía suministrar o extraer del heptano sin cambiar la
temperatura.
¿Qué significado físico tiene el valor obtenido de entalpia de evaporización?
La energía necesaria para que el heptano este en equilibrio con su propio vapor y
se observe el cambio de estado de líquido a vapor
¿Qué significado físico tiene la entropía en la transición liquido-vapor a una
temperatura especifica?
La entropía va a sufrir un cambio discontinuo al transformar una parte del líquido en
vapor ya que se presenta a una temperatura específica y la entropía representa un
proceso reversible e irreversible, dicha energía no puede usarse para producir un
trabajo.
Observaciones y Recomendaciones.

Tener medidas de seguridad generales en la experimentación, tanto en
personales y en las instalaciones

Tener un área de trabajo limpia y ordenada para la experimentación.

Verificar el material empleado, que este en buenas condiciones y que este
calibrado.

Tener en cuenta en el material que sea de alta precisión, si es que se quiere
tener porcentajes de error bajos

Verificar el sistema ya que presenta anomalías, que al colocar la
instrumentación sea de la manera adecuada para su experimentación.

Estar informados sobre la experimentación, antes de hacer la práctica, esto
con el fin de no cometer errores en la práctica.

Al aumentar la temperatura, la presión aumenta, esto quiere decir que se
comporta de manera proporcional.

En la gráfica 1 y 2 se puede observar que existe un comportamiento
exponencial directamente proporcional, aunque no en todos sus datos.

En la gráfica 3, se comprueba lo dicho anteriormente, ya que esta muestra
los errores cometidos durante la experimentación


Grafica 4, Se coloco en el eje (x) los valores de la inversa de la temperatura
(1/T) vs el logaritmo de presión de vapor en nuestro eje (y), nuestra presión
de vapor va en proporción a nuestra temperatura, tengamos en cuenta que
son valores experimentales y como se ha mencionado el porcentaje de
error es muy grande y al graficar, nos aparece recta inclinada donde está
en descenso nuestra inversa de temperatura.
Grafica 5, Es una gráfica donde graficamos la curva de vaporización
experimental, curva de vaporización (bibliográfica), punto triple, punto crítico
y punto de fusión, y si lo apreciamos de manera cartesiana, en nuestro eje
(y) es la presión y en el eje (x) nuestra temperatura y podemos apreciar las
diferencias que están presentes con respecto a nuestros valores teóricos y
experimentales, al igual a las condiciones que están presentes en nuestro
sistema con la sustancia del heptano.
Conclusión
Se trabajó con heptano en fase liquida y se determinaron las presiones de vapor
que ejercen fuerzas cuando cambia de fase, esto debido a que en nuestro sistema
estamos aumentando la temperatura que va en una relación exponencial
(Temperatura-Presión vapor) y así se identifica el punto triple donde hay un
equilibrio de fases y se observa en la experimentación donde obtuvo a una presión
de 1001,76 mmHg, y hacer la comparación del calor latente de presiones de vapor
experimental y teórico obtenido en las referencias está presente una considerable
diferencia y de igual manera al hacer los gráficos y al obtener los porcentajes de
error, se determina que hubo fallas en las mediciones, y esto debido al barómetro
empleado en la experimentación ya que no es tan preciso al obtener la presión
atmosférica, también en las tomas de las temperaturas por nuestro termómetro o
bien alguna falla en nuestro sistema con el material empleado, ya que sus
porcentajes de error son muy altos, y también estos porcentajes se reducen al
aumentar nuestra temperatura en cada evento.
Sanchez Andrade Manuel Emiliano
Conclusión
En esta experimentación se obtuvo la presión de vapor (o de saturación) del heptano
el cual analizamos a diferentes temperaturas, así como el calor de vaporización del
heptano con la ayuda de la ecuación de Clapeyron, por lo que podemos afirmar que
nuestros objetivos establecidos se cumplieron de manera exitosa. Al trabajar con el
heptano, Se observó que, al aumentar la temperatura, la presión aumenta de
manera proporcionalmente, debido a la energía cinética que aumenta en las
moléculas del heptano.
Es importante mencionar que el heptano es una sustancia pura, por lo que cuando
realizamos el análisis del sistema líquido-vapor muchos de los conceptos fueron
más específicos para este tipo de sustancia.
En los cálculos se utilizaron mmHg y K debido a que se requerían escalas absolutas.
En los resultados de la presión de vapor se puede observar que, si aumenta la
temperatura, la presión de vapor también aumenta de manera exponencial, dando
como resultado una curva, esta curva es la llamada curva de saturación.
Al trabajar con el heptano y debido a su gran disposición de información en
plataformas como NIST, se logró obtener información confiable realizada a base de
estudios de la sustancia.
Comparando las presiones de vapor y el calor latente de vaporización
experimentales con respecto a valores teóricos tenemos un error considerable, y
mientras aumenta la temperatura el error disminuye. Esto se puede deber a que el
barómetro empleado no tiene una precisión elevada y también a las condiciones de
presión y temperatura que se emplearon en el laboratorio. Sin embargo, el error de
la entalpía fue considerablemente más pequeño.
Al haber obtenido todos los datos realizamos un diagrama de fase en donde se
observa que la curva teórica llega a una presión más elevada acercándose más al
punto crítico, mientras que la experimental fue menor, pero comenzó desde una
presión más pequeña y cercana al punto de fusión.
Sanchez Mendoza Amparo Karina
Conclusión
A partir de la realización de la práctica, se pudo obtener experimentalmente la
presión del heptano en las diferentes temperaturas dadas. Además de que pudimos
obtenerla a su vez, de operaciones indirectas que al ser comparadas con las que
ya estaban prestablecidas bibliográficamente, resultaron ser muy similares.
Una de las dificultades que se presentaron al elaborar la práctica fue que algunos
datos recabados bibliográficamente no estaban en las unidades que nosotros
requeríamos(mmHg) por lo cual se tuvieron que hacer una serie de conversiones
para poder trabajar todos los datos en una misma unidad de medida.
Se comprobó que partir de la ecuación de Clausius-Clapeyron, nuestra presión
cambia de manera que proporcional al cambio de nuestra temperatura. Además de
que se comprobó el estado líquido-vapor de la sustancia pura con la que se trabajó.
REFERENCIAS
[1]https://www.ecured.cu/Presi%C3%B3n_de_vapor#Factores_de_que_dep
ende_la_Presi.C3.B3n_de_vapor
[2] https://www.ecured.cu/Equilibrio_termodin%C3%A1mico
[3] https://www.ecured.cu/Equilibrio_qu%C3%ADmico
[4] https://www.ecured.cu/Equilibrio_t%C3%A9rmico
[5]http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/equ
ilibrio_quimico/equil_homogeneo.html?3&0#:~:text=Equilibrio%20homog%C
3%A9neo&text=donde%20%E2%88%86n%20es%20la,coeficientes%20estequi
om%C3%A9tricos%20de%20los%20reactivos.
[6] https://www.ier.unam.mx/~ojs/pub/Liquid3/node8.html
[7]https://www.educaplus.org/gases/ley_gaylussac.html#:~:text=La%20pres
i%C3%B3n%20del%20gas%20es,la%20temperatura%2C%20disminuir%C3%A1
%20la%20presi%C3%B3n.
[8]https://laurasancheznivia.wordpress.com/fisica-2013-2/primerperiodo/termodinamica/calor-y-temperatura/cambios-de-estado/puntocritico/
[9] http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/CLASES03y04_21046.pdf
[10]http://www.quimicafisica.com/ecuacion-declapeyron.html#:~:text=La%20ecuaci%C3%B3n%20de%20Clapeyron%20nos,
cualquier%20valor%20de%20P%2CT.&text=%5CDelta%20S%20y%20%5CDelta
%20V,%5Cbeta%20a%20la%20%5Calpha.&text=Esta%20%C3%BAltima%20ex
presi%C3%B3n%20se%20conoce%20como%20ecuaci%C3%B3n%20de%20Cl
apeyron.