practica #4

5/17/2018 practica #4 - slidepdf.com

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA ELÉCTRICA Y MECÁNICA

INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

UNIDAD ZACATENCO

Química Aplicada

Practica no. 4

INFLUENCIA DE LA PRESIÓN SOBRE EL PUNTO DE EBULLICIÓN

Integrantes del equipo:

Alvares Montaño Erick

Arrazola Herrera Norma

Gutiérrez Velasco Juan Carlos

Hernandez Otero Genesis

Grupo: 2CM3



OBJETIVO: Determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua a

diferentes presiones. Comprobar la Ecuación de Clausius-Calpeyron mediante el

cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y

compararla con la temperatura experimental respectiva.



TEMPERATURA DE EBULLICIÓN

1.1 Evaporación y presión de vapor

La energía cinética de las moléculas de un líquido está cambiando continuamente a

medida que chocan con otras moléculas. En cualquier instante, algunas de las

moléculas de la superficie adquieren la suficiente energía para superar las fuerzas

atractivas y escapan a la fase gaseosa ocurriendo la evaporación. La velocidad de

evaporación aumenta a medida que se eleva la temperatura del líquido. Si el líquido se

encuentra en un recipiente cerrado, las moléculas del vapor quedarán confinadas en

las vecindades del líquido, y durante el transcurso de su movimiento desordenado

algunas de ellas pueden regresar de nuevo a la fase líquida. Al principio, la velocidad

de condensación de las moléculas es lenta puesto que hay pocas moléculas en el

vapor. Sin embargo, al aumentar la velocidad de evaporación, también aumenta la

velocidad de condensación hasta que el sistema alcanza un estado en el que ambas

velocidades son iguales (véase la figura 1.1).

Figura 1.1 Evaporación de un líquido en un recipiente cerrado

1.2 Temperatura de ebullición

La temperatura de ebullición es aquella a la cual la presión de vapor del líquido es igual

a la presión externa. En este punto, el vapor no solamente proviene de la superficie

sino que también se forma en el interior del líquido produciendo burbujas y

turbulencia que es característica de la ebullición. La temperatura de ebullición

permanece constante hasta que todo el líquido se haya evaporado.



El punto de ebullición que se mide cuando la presión externa es de 1 atm se denomina

temperatura normal de ebullición y se sobreentiende que los valores que aparecen en

las tablas son puntos normales de ebullición.

1.3 Corrección de la temperatura de ebullición

En el caso de los líquidos, la temperatura de ebullición se ve afectada por los cambios

en la presión atmosférica debidos a las variaciones en la altura. A medida que un sitio

se encuentra más elevado sobre el nivel del mar, la temperatura de ebullición se

hace menor . A una altura de 2275 m o 585 mm de Hg (Ciudad de México, por ejemplo),

el agua ebulle a 92.6 °C mientras que al nivel del mar el agua hierve a 100 °C.

1.4 Presión y altitud

La presión atmosférica está sometida a variaciones tanto en la escala vertical como en

la horizontal. La presión varía verticalmente, pues, a medida que aumenta la altitud

disminuye la presión en progresión geométrica debido a que a mayor altura la presión

de las capas de aire es menor. La estrecha relación entre altura entre altura y presión

se pone en manifiesto en el mecanismo de funcionamiento de los altímetros,

barómetros en los que se habían adaptado a escalas especiales para facilitar la altitud,

la presión atmosférica es inversamente proporcional a la altitud.



En la figura 1.2 se observa la variación de la presión (atm) con respecto a la altitud

(km) para una atmosfera lineal (color azul) y una atmosfera isoterma (color rojo)

1.4 Relación entre la presión y el punto de ebullición

Cada líquido tiene un punto de ebullición propio el cual depende básicamente de la

masa de sus moléculas y la atracción entre ellas (tipo de enlace), pero la presión

también ejerce cierta influencia sobre el punto de ebullición ya que varía con la

presión externa que existe por encima de la superficie del líquido. Al descender la

presión, el punto de ebullición disminuye debido a que disminuye la presión que evita

que las moléculas de los líquidos se separen de este al calentarse; un aumento en la

presión aumenta el punto de ebullición.

En la figura 1.3 Se observa la relación entre la presión (Torr) y la temperatura (Celsius).

Materiales:



1 Matraz de balón de fondo plano de 500 ml

1 Termómetro

1 Manómetro en “U” con mercurio.

1 Pinza universal

1 Tapón de hule bihoradado

1 Tubo de vidrio con conexiones de hule

1 Mechero, anillo y tela de alambre con asbesto

Cuerpos de ebullición

Datos:

Pt = Patm + ɅP

ɅP = Ʌh = h2 – h1



Procedimiento:

Primera parte.

1.

En el matraz balón coloque aproximadamente 250 mL de agua y los cuerpos deebullición.

2. Monte el equipo tal como se indica en la figura 1, al iniciar el experimento el

tubo de hule no deberá estar conectado al manómetro. Estando desconectado

el manómetro (pero en una posición tal que cuando sea necesario se pueda

conectar rápidamente), caliente hasta ebullición. Anote la temperatura

correspondiente.

3. Por un tiempo no mayor de 10 segundos, deje de calentar y conecte

rápidamente la manguera de hule al manómetro, e inmediatamente inicie el

calentamiento hasta una temperatura de aproximadamente 96 °C. Deje de

calentar para estabilizar la temperatura. Anote la variación de niveles de

Mercurio en el manómetro (ɅP) y la temperatura correspondiente para este

incremento de presión. No deje enfriar mucho tiempo.

4.

Caliente nuevamente hasta 98 °C, retire el mechero y anote la variación de

niveles de manómetro a la temperatura correspondiente. Caliente

nuevamente hasta 100 °C y anote la variación de niveles en el manómetro.

5. Cuide de no calentar a una temperatura mayor de 103 °C porque puede

desconectarse la manguera del manómetro o del matraz por el aumento de

presión. Deje enfriar y cuando no haya variación en el nivel del Mercurio,

desconecte la manguera de hule del manómetro.



Cuestionario.

1. Experimentalmente cuando la presión de oposición fue de 585 mmHg,

(presión atmosférica en el D.F) la temperatura de ebullición fue de:

Fue de 93 °C

2. A partir del dato anterior y de la ecuación de Clausius-Clapeyron calcule a las

diferentes presiones la temperatura correspondiente a cada presión y

compárela con la obtenida experimentalmente. Complete la siguiente tabla:

Ecuación Clausius-Clapeyron: Considere: Hv = 9700 cal /mol R= 1.987 cal/mol°K

Hv = 9700

R = 1.987

Ln

+

T1

+

T2

+

T3

+

T4

Temperatura Experimentalh2 h1 ɅP = Ʌh = h2 – h1

Pt = 585 + ɅP Temperatura Calculada

°C °K mmHg mmHg mmHg mmHg °C °K

92 365.15 9.5 7 2.5 587.5 104.726127 377.876127

96 369.15 12 6.5 5.5 590.5 116.146404 389.296404

98 371.15 14 4 10 595 139.516434 412.666434

100 373.15 16.4 1.5 14.9 599.9 171.561668 444.711668



Observaciones

Observamos por medio del manómetro que al ir incrementando la temperatura

del agua se presentaron variaciones en la temperatura del gas estas variaciones

las calculamos y comprobamos a través de la ecuación de Clausius-Clapeyron.

Conclusiones

Con la ecuación de Clausius-Clapeyron obtuvimos los valores de temperatura

usados experimentalmente, sin embargo estos tuvieron cierta variación ya que

el manómetro de mercurio tenía un desequilibrio por el agua que estaba

dentro de él, y esto hacia obtener presiones con valores incorrectos, sin

embargo los valores fueron aproximados.



Bibliografía:

Química general; tercera edición.; whitten, Gailey, Davis.; Mc Graw Hill.

Química General; 5ta. Edición.; McMurry-Fay.; Pearson.

www.elrincondelvago.com

www.monografias.com

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practica #4

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