Equilibrio Líquido Vapor
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Benítez Reyes Sandra Angélica Carrasco Ibarra Alfredo Florido Ortega Sara Maetzin Margarita Jarquín Manuel Omar EyC Miércoles 8:00-11:00 EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR PRESIÓN DE VAPOR Y ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA 1. OBJETIVO GENERAL Comprender e interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la ecuación de Clausius- Clapeyron, para aplicarles en la determinación de la entalpía, de vaporización de una sustancia. 2. 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 vaporización del agua a partir de los datos experimentales y obtener los parámetros de la ecuación de Clausius-Clapeyron. 3. PROBLEMA Determinar la entalpía de vaporización del agua. 4. REACTIVOS Y MATERIALES. Agua 1 Vaso de Berzelius 1 Resistencia eléctrica 1 Probeta graduada de 50ml 1 Termómetro digital 1 Agitador de vidrio
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Comprender e interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la ecuación de Clausius-Clapeyron, para aplicarles en la determinación de la entalpía, de vaporización de una sustancia
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Bentez Reyes Sandra AnglicaCarrasco Ibarra AlfredoFlorido Ortega Sara Maetzin MargaritaJarqun Manuel OmarEyC Mircoles 8:00-11:00
EQUILIBRIO LQUIDO-VAPORPRESIN DE VAPOR Y ENTALPA DE VAPORIZACIN DEL AGUA
1. OBJETIVO GENERAL
Comprender e interpretar el significado de las variables termodinmicas involucradas en la ecuacin de Clausius-Clapeyron, para aplicarles en la determinacin de la entalpa, de vaporizacin de una sustancia.
2. OBJETIVOS PARTICULARES
a. Determinar valores de presin de vapor del agua a distintas temperaturas, para representar y describir la relacin que se presenta entre ambas variables.b. Calcular la entalpa de vaporizacin del agua a partir de los datos experimentales y obtener los parmetros de la ecuacin de Clausius-Clapeyron.
3. PROBLEMA
Determinar la entalpa de vaporizacin del agua.
4. REACTIVOS Y MATERIALES.
Agua1 Vaso de Berzelius1 Resistencia elctrica1 Probeta graduada de 50ml1 Termmetro digital1 Agitador de vidrio
5. PROPUESTA DEL DISEO EXPERIMENTAL:
6. DATOS, CLCULOS Y RESULTADOS1. Registrar los datos experimentales de temperatura y volumen en la tabla 1.
A1. Algoritmo de clculo.a. Determinar el volumen que ocupa el aire a cada una de las temperaturas de trabajo, aplicando la ley de Charles. Registrar los datos en la tabla 1.Ejemplo de clculo para el evento 1.
b. Determinar, por diferencia, el volumen que ocupa el vapor de agua dentro de la probeta, a cada una de las temperaturas registradas. Anotar los resultados en la tabla .Ejemplo de clculo para el evento 1.
c. Calcular la presin parcial del aire y la presin de vapor del agua, a partir de los valores de fraccin mol de los componentes y de la presin total del sistema. Registrar los resultados en la tabla 1.Ejemplo de clculo para el evento 1.
d. Calcular el logaritmo natural de la presin de vapor y el inverso de la temperatura absoluta. Registrar los datos en la tabla 1.Ejemplo de clculo para el evento 1.
A2. Elaboracin de grficos
1. Trazar la grfica de presin de vapor (mm Hg) en funcin de la temperatura absoluta (Grfico 1).
2. Trazar la grfica de ln presin de vapor (mm Hg) en funcin del inverso de la temperatura absoluta (Grfico 2).
A3. Anlisis de resultados.
1. Indicar que gases se encuentran confinados en la parte superior de la probeta entre 30C y 70C. En el intervalo de 30C y 70C. se encuentran presentes el vapor del agua y aire.
2. Sealar cul es el gas dentro de la probeta cuando la temperatura es de 0C y explicar cul es la unidad de esa determinacin. A los 0C se encuentra presente slo una pequea cantidad de volumen de aire teniendo una fraccin molar de 1.
3. Explicar qu tipo de relacin existe entre la presin de vapor y la temperatura, de acuerdo al comportamiento que se observa en el grfico. Se observa una relacin lineal; a mayor temperatura, la presin de vapor tambin aumenta.
4. Analizar qu tipo de relacin se presenta entre el logaritmo natural de la presin de vapor del agua y el inverso de la temperatura absoluta (grfico 2). Expresar la ecuacin que describe el comportamiento de estos datos. Tambin es una relacin lineal, pero de pendiente negativa; es decir que al aumentar el inverso de la temperatura (disminuir la temperatura), disminuye el logaritmo natural de la presin de vapor. La ecuacin que describe este comportamiento es la ecuacin de Clausius-Clapeyron:
5. Explicar qu informacin proporciona la pendiente de la ecuacin en el punto (4) e indicar sus unidades. La pendiente de la ecuacin nos proporciona el valor de la entalpa de vaporizacin del agua.
Las unidades de la entalpa de vaporizacin
6. Calcular la entalpa de vaporizacin del agua a partir de la pendiente del grfico 2.
7. Comparar el valor de la entalpa 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 qu puede deberse.
El error puede haberse originado por: falta de precisin en las mediciones de volumen existe una distorsin para observar el volumen de la probeta, debido a que estaba bajo del agua, as como la posicin del observador al momento de obtener la medida
7. APLICACIN DEL LENGUAJE TERMODINMICO
SistemaProbeta graduada de 50 ml
AlrededoresAire, agua, vaso Berzelius 1L, mesa, termmetro, agitador de vidrio, masking tape, goma, monedas de 10 pesos.
Paredes o Fronteras1. Cara exterior e interior de la probetaa. Real: tangibleb. Rgidas: no se deforma al aplicar una fuerzac. Diatrmica: permite la transferencia de calord. Impermeable(vidrio): no permite el paso de materia
Fases2 fases (agua,burbuja de aire)
Interfaces1. Pared de vidrio-Aire2. Pared de vidrio-Vaso de Berzelius3. Pared de vidrio-agua4. Pared de vidrio-monedas de 10 pesos5. Pared de vidrio-masking tape6. Pared de vidrio-goma7. Agua-Aire8. Agua-Vaso Berzelius
Componentesa. Agua (H2(g)+12O2(g)H2O(l) )b. Aire (H, O, Ar, partculas suspendidas, )
Clasificacina) Por su interaccin con el ambienteAbierto: Intercambia energa (calor), porque sus paredes son diatrmicas, y permite el paso de materia
b)Por su nmero de fasesHeterogneo: ms de una fase
8. CONCLUSIONES Tomando en cuenta la experimentacin se observa que la burbuja confinada en la probeta es una mezcla de aire y vapor de agua, que aumenta su volumen conforme la temperatura aumenta, por ello a una temperatura cercana a 0C se considera que el nico gas contenido dentro de la probeta es el aire y basndonos en las observaciones de la grfica 1 podemos afirmarlo puesto que la presin de vapor de agua aumenta exponencialmente con la temperatura. De acuerdo al valor terico del del agua, el agua necesita 40,7 kJ/mol de energa calorfica para que un mol de agua lquida a 100C pase a 1 mol de agua vapor a 100C, experimentalmente se puede calcular este valor mediante la ecuacin de Clausius-Clapeyron. Es posible aplicar la ecuacin de Clausius-Clapeyron para el equilibrio lquido-vapor ya que los volmenes se puede aproximar por el modelo del gas ideal. Al determinar el valor de la presin de vapor a diferentes temperaturas se observa como su relacin es proporcional conforme la temperatura ya que al aumentar el valor de la temperatura tambin aumenta el valor de la presin de vapor.
Lo que aprend
Bentez Reyes Sandra AnglicaLa entalpa de vaporizacin del agua es la energa necesaria para que una sustancia cambie de su estado lquido a vapor. La relacin entre la presin de vapor y la temperatura est dada por la ecuacin de Clausius-Clapeyron, pero esta solo se aplica al equilibrio lquido-vapor y si se considera que la entalpa de vaporizacin es constante. La diferencia entre un gas y un vapor, es que el primero se encuentra a una temperatura por encima de su temperatura crtica.
Carrasco Ibarra AlfredoSaber cmo se relaciona la presin en el equilibrio qumico. Comprobando las frmulas matemticas que demuestran el fenmeno, como es que el . Viendo como la temperatura influye en la presin y esta a su vez en el equilibrio que hay entre las fases liquido-vapor. Comprender porque el vapor y el gas no es lo mismo, saber qu condiciones se deben cumplir para que se le llame de una manera u otra a una sustancia.
Omar Jarquin ManuelLa relacin existente entre la temperatura y el vapor de agua resulta del modo experimental un poco aparente puesto que la burbuja aumentaba su volumen conforme se aumentaba su temperatura pero en lo personal se me hizo ms fcil comprender el fenmeno y la relacin que tiene con la entalpa de vaporizacin por medio de las grficas, ya que como tal la ecuacin de Clausius-clapeyron, da esta relacin pero el hecho de graficar me hizo entender mejor los componentes de la misma.
Florido Ortega Sara Maetzin MargaritaLa ecuacin de Clausius-Clapeyron es la ms conveniente para calcular el equilibrio en la vaporizacin, mediante el clculo de la pendiente es posible conocer el valor del el cual nos indica la energa necesaria en forma de calor que se debe de suministrar para cambiar del estado lquido al estado gaseoso. Al disminuir la temperatura disminuye la presin y el volumen de vapor del agua, esta relacin me pareci interesante ya que se demuestra como el vapor no puede existir a bajas temperaturas.
BibliografaCosta, Diccionario de Qumica Fsica, Diaz de Santos: Espaa, 2005.P. W. Atkins, Fisicoqumica, Addison Wesley Iberoamericana: Mxico, 1987.R. Chang, Fisicoqumica, McGraw Hill, 3ra edicin. Mxico: 2009.R. Chang, Qumica, McGraw Hill, 9 edicin: Mxico, 2007. pp.489, 498.
