Presin de vapor

UNMSM FACULTAD DE QUIMICA E INGNIERIA QUIMICAPresin de vapor

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICAE.A.P INGENIERA QUMICA

LABORATORIO DE FISICOQUIMICA PRESION DE VAPOR

Grupo: ETurno: 13.00 16:00 hrs. Fecha:REALIZACION: Jueves, 10 de setiembre de 2015

ENTREGA: Mircoles, 16 de setiembre de 2015

PrcticaN 4 : Presin de Vapor

Integrantes Palomino Zelaya Claudia Mara 14070174 Morales Mexicano Anita Carme 140701

Profesor Figueroa Tauquino

2015

TABLA DE CONTENIDO1. INTRODUCCION2

2. RESUMEN3

3. PRINCIPIOS TEORICOS4

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL9

5. TABULACION DE DATOS10

6. EJEMPLOS DE CALCULOS16

7. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS20

8. CONCLUSIONES20

9. RECOMENDACIONES21

10. BIBLIOGRAFIA21

11. APENDICE22

INTRODUCCIN La determinacin de la presin de vapor es muy importante para la industria ya que encuentra su aplicacin en diversos procesos uno de los cuales es la caldera; que desde pequeas instalaciones locales para la produccin de vapor para coccin de alimentos, planchado en serie de ropa, tratamientos spticos de instrumentales y labores similares, con vapor de relativa baja temperatura y presin, hasta enormes instalaciones industriales, utilizadas para la alimentacin de turbinas de generacin de electricidad, y otros procesos industriales donde se requiere vapor en grandes cantidades, a altsimas temperaturas y presiones. Un ejemplo muy comn de una caldera es la olla a presin.En esencia una caldera es un recipiente cerrado, lleno parcialmente de agua a la que se le aplica calor procedente de alguna fuente, para hacerla hervir y producir vapores. Como estos vapores estn confinados a un espacio cerrado, se incrementar la presin interior y con ello la temperatura de ebullicin del agua, pudindose alcanzar finalmente muy elevados valores de presin y temperatura. Estos vapores se concentran en la parte superior del recipiente inicialmente vaco, conocido como domo, de donde se extrae va conductos para ser utilizado en el proceso en cuestin.

RESUMEN

El objetivo principal de nuestra prctica ser el estudio de la variacin de la presin con la temperatura en el equilibrio de agua hirviendo y vapor; para esto nos valemos del equipo experimental para determinar la presin de vapor por el mtodo esttico conformado por un manmetro de mercurio Hg , un baln con agua destilada, una llave de triple paso que nos permitir liberar la presin de vapor de agua y llevar nuevamente el sistema la presin atmosfrica ambiental, un termmetro para medir la presin de vapor a diferentes temperaturas, para hacer nuestros clculos y un calentador. Adems, determinaremos el calor de vaporizacin del agua a partir de la medida de su presin de vapor a distintas temperaturas, concretamente entre 80 y 90 C, y se compararn los resultados obtenidos con los valores tericos. Utilizamos la ecuacin de Clausius Clapeyron para expresar matemticamente la variacin de la presin del vapor con la temperatura

Las condiciones de laboratorio en las que se trabaj:Presin (756 mmHg); temperatura (21C); % de humedad (96%). Como principal resultado se obtuvo el valor experimental del calor molar de vaporizacin del agua H = 8,318 kcal, y lo comparamos con el terico de las grficas realizadas y anexadas en este informe.

PRINCIPIOS TERICOS

Para poder entender muchos fenmenos que suceden en la vida diaria hay que conocer lo que es la Presin de Vapor. Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:

En el dibujo se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un lquido (azul).Este lquido como toda sustancia est constituido por molculas (bolitas negras), que estn en constante movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento errtico, hace que se produzcan choques entre ellas, de estos choques las molculas intercambian energa, tal y como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran, mientras otras se frenan.En este constante choque e intercambio de energa, algunas molculas pueden alcanzar tal velocidad, que si estn cerca de la superficie pueden saltar del lquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases.A este proceso de conversin lenta de los lquidos a gases se les llama evaporacin.A medida que ms y ms molculas pasan al estado de vapor, la presin dentro del espacio cerrado sobre el lquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presin para el cual por cada molcula que logra escapar del lquido necesariamente regresa una de las gaseosas a l, por lo que se establece un equilibrio y la presin no sigue subiendo. Esta presin se conoce como Presin de Vapor Saturado.La presin de vapor saturado depende de dos factores:

1. La naturaleza del lquido 2. La temperatura

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. PASO: Llene el matraz con agua destilada hasta 1/3 de su volumen total, manteniendo la llave abierta al ambiente.

2. PASO: Caliente el agua hasta ebullicin, la temperatura no debe exceder de 100C.

3. PASO: Retire inmediatamente la cocinilla para evitar sobrecalentamiento y paralelamente invierta la posicin de la llave, de forma que el manmetro quede conectado con el baln.

4. PASO: A partir de 99C anote las temperaturas y presiones manomtricas hasta llegar a 80C. Tome sus lecturas en intervalos de 1C.

5. PASO: Terminado el experimento cierre la llave conectada al baln y djela abierta al ambiente, de esta forma evitara que el mercurio pueda pasar al baln.

TABULACIN DE DATOS Y RESULTADOS

TABLA #1 Condiciones de laboratorioP(mmHg)T(C)%HR

7562296

TABLA #2 :Datos experimentalesDonde:HT= H1 +H2T(C)H1H2HT

99000

98101222

97202242

96313263

95404181

944951100

936162123

926971140

918080160

908991180

899699195

88104106210

87111115226

86118122240

85126129255

84135139274

83140145285

82147151298

81154157311

80162165327

TABLA #3 : Determinacin de Pv(h2o) experimental:Dnde:Pman = HT (mmHg) T (K) = C + 273.15Pman: presin manomtricaPvapor (H2O) = Patm-PmanPatm: Presin atmosfrica

Clculos:Para T=99CT (K) = 99+273.15= 372.15 KPman=HT= 0mmHgPvapor (H2O)= Patm-PmanPvapor (H2O)= 756mmHg-0mmHg=756mmHg

T(C)T(K)Pman(mmHg)Patm(mmHg)Pvapor(mmHg)

99372.150756

98371.1522734

97370.1542714

96369.1563693

95368.1581675

94367.15100656

93366.15123633

92365.15140756616

91364.15160596

90363.15180576

89362.15195561

88361.15210546

87360.15226530

86359.15240516

85358.15255501

84357.15274482

83356.15285471

82355.15298458

81354.15311445

80353.15327429

TABLA#4: Hallando la ecuacin de Ln(pvapor) vs 1/T*********

T(C)T(K)Pvapor(mmHg)1/TLn(Pvapor)

T199372.157562.687x10-36.628

T298371.157342.694x10-36.599

T397370.157142.702x10-36.571

T496369.156932.708x10-36.541

T595368.156752.716x10-36.515

T694367.156562.724x10-36.486

T793366.156332.731x10-36.450

T892365.156162.739x10-36.423

T991364.155962.746x10-36.390

T1090363.155762.754x10-36.356

T1189362.155612.761x10-36.330

T1288361.155462.769x10-36.303

T1387360.155302.777x10-36.273

T1486359.155162.784x10-36.246

T1585358.155012.792x10-36.217

T1684357.154822.800x10-36.178

T1783356.154712.808x10-36.155

T1882355.154582.816x10-36.127

T1981354.154452.824x10-36.098

T2080353.154292.832x10-36.061

Clculo de HV del agua

Donde: Pendiente: -Hv/RR: 1.987cal.mol-1.K-1Hv: calor de evaporizacin Por regresin lineal :-Hv/R=-3897.37 Hv= 7744.07

B= 17.097

Calculando con par de puntos:

Tomamos los extremos para encontrar las pendientes y la constante B, luego tomamos el promedio.

T1=372.15K Pvapor1=756 1/T1=2.687x10-3 Ln(Pvapor1)=6.628T20=353.15K Pvapor20=4291/T20=2.632x10-3 Ln(Pvapor20)=6.061

Ln(Pvapor) = -Hv/R(1/T) +B

Ln(Pvapor1) = -Hv/R(1/T1) +B Ln(Pvapor20) = -Hv/R(1/T20) +B Reemplazando sus valores:6.628=-Hv/Rx2.687x10-3 +B . (1)6.061=-Hv/Rx2.832 x10-3 + B . (2)Restando las ecuaciones (1)-(2)0.561=-Hv/Rx(2.687 x10-3 - 2.832 x10-3)Hv=7687.63

Hallando el B reemplazando el valor de Hv:6.628=-(7687.63)/Rx2.687x10-3 +B B=17.018

THvBHv(promedio)B(promedio)

T1-T207687.6317.02

T2-T197657.6916.98

T3-T187738.8417.10

T4-T177669.8216.99

T5-T167971.6617.41

T6-T157820.7817.217693.42517.011

T7-T147648.0816.96

T8-T137843.4217.08

T9-T127516.0416.77

T10-T117380.2916.59

La expresin matemtica: Ln(Pvapor) = 3871.880(1/T) + 17.011

PORCENTAJE DE ERROR del Hv:Dnde:Hv (terico)9720 cal.mol-1

Hallando el error de Hv hallada por regresin lineal:

%error= (9720-7744.07)/ (9720) x100 = 20.33%

Hallando el error de Hv hallada por el par de puntos:

%error= (9720 7693.425)/(9720)x100 =20.84%

%error de la grafica20.33%

%error de par de puntos20.84%

TABLA 5: Datos tericos:T(C)T(K)Pvapor(terico)1/TLn(Pvapor)terico

99372.15733.22.687x10-36.597

98371.15707.32.694x10-36.561

997370.15682.12.702x10-36.525

96369.15657.62.708x10-36.489

95368.15633.92.716x10-36.452

94367.15610.92.724x10-36.415

93366.15588.62.731x10-36.378

92365.155672.739x10-36.340

91364.15546.12.746x10-36.303

90363.15525.82.754x10-36.265

89362.15506.12.761x10-36.227

88361.15487.12.769x10-36.188

87360.15468.12.777x10-36.150

86359.15450.92.784x10-36.111

85358.15433.62.792x10-36.072

84357.15416.82.800x10-36.033

83356.15400.62.808x10-35.993

82355.16384.92.816x10-35.953

81354.15369.72.824x10-35.913

80353.15355.12.832x10-35.872

CUESTIONARIO

1. Indique otros mtodos para la determinacin de la presin de vapor2. Explique la relacin entre el punto de ebullicin de un lquido y su presin de vaporLa presin de vapor es la presin que ejercen las molculas del lquido que han escapado a la fase vapor en un recipiente cerrado donde se ha alcanzado el equilibrio. Muy a menudo el trmino se utiliza para describir la tendencia de un lquido a vaporizarse.Se trata de una medida de la tendencia de las molculas y tomos para escapar de un lquido o un slido. La temperatura de ebullicin de un lquido a presin atmosfrica corresponde a la temperatura a la que su presin de vapor iguala a la presin atmosfrica circundante, y a menudo se denomina temperatura de ebullicin normal Cuanto mayor sea la presin de vapor de un lquido a una temperatura determinada, mayor es la volatilidad y menor es la temperatura de ebullicin normal del lquido.Por ejemplo, a cualquier temperatura dada, el clorometano tiene la mayor presin de vapor de los lquidos de la tabla. Tambin tiene la menor temperatura de ebullicin normal (-24,2 C), que es donde la curva de presin de vapor del clorometano (lnea azul) cruza la lnea de presin horizontal de una atmsfera de presin de vapor absoluta.3. Defina lo siguiente: vapor saturado, punto de ebullicin, punto de ebullicin normal Vapor saturadoUna vez que empieza la ebullicin, el aumento de temperatura se detiene hasta que se evapora el lquido, es decir, si la presin se mantiene constante, durante el proceso de cambio de fase la temperatura tambin lo har. Durante un proceso de ebullicin, el nico cambio observable es un gran aumento en el volumen y una disminucin constante en el nivel de lquido como resultado de una mayor cantidad de este convertido en vapor.En un momento el cilindro contiene cantidades iguales de lquido y vapor (mezcla saturada de lquido y vapor). Conforme contina la transferencia de calor, el proceso de evaporizacin continuara hasta evaporarse la ltima gota de lquido (vapor saturado). En este punto el cilindro est lleno de vapor, el cual se halla en el borde de la fase liquida y cualquier cantidad de calor que pierda lo har condensarse (cambio de fase de vapor a liquido). Un vapor que est a punto de condensarse se llama vapor saturado, y una sustancia entre los estados 2 y 4 se conoce como vapor hmedo o mezcla saturada de liquido vapor, debido a que en este estado las fases liquida y de vapor existen en equilibrio.

Punto de ebullicin

La definicin formal depunto de ebullicines aquellatemperaturaen la cual la presin de vapor del lquido iguala a la presin de vapor del medio en el que se encuentra.La temperatura de una sustancia o cuerpo depende de laenerga cinticamedia de lasmolculas. A temperaturas inferiores al punto deebullicin, slo una pequea fraccin de las molculas en la superficie tiene energa suficiente para romper latensin superficialy escapar. Este incremento de energa constituye un intercambio decalorque da lugar al aumento de laentropadel sistema (tendencia al desorden de laspartculasque componen su cuerpo).El punto deebullicindepende de lamasa molecularde la sustancia y del tipo de las fuerzas intermoleculares de esta sustancia. Para ello se debe determinar si la sustancia es covalente polar, covalente no polar, y determinar el tipo de enlaces (dipolopermanente -dipolo inducidoopuentes de hidrgeno).

Punto de ebullicin normal

HOJA DE DATOS

PRCTICA: PRESION DE VAPORN:

RESPONSABLE: Anita Morales Mexicano Claudia Palomino Zelaya P(mmHg): 756

Fecha: T(C): 22

GRUPO: E/F%HR: 96

Dato experimental: T(C)H1H2HT

99000

98101222

97202242

96313263

95404181

944951100

936162123

926971140

918080160

908991180

899699195

88104106210

87111115226

86118122240

85126129255

84135139274

83140145285

82147151298

81154157311

80162165327

Condiciones de laboratorio:PmmHgT(C)%HR

7562296

2

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