Presion de Vapor, Mas Vale Tarde Que Nunca...Sorry Chio ;-;
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1. MARCO TEÓRICO
B. Presión de vapor.-
La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o líquido se
hallan en equilibrio con su vapor.
Los vapores y los gases, tienden a ocupar el mayor volumen posible y ejercen
así sobre las paredes de los recintos que los contienen, una presión también
llamada, fuerza elástica o tensión. Para determinar un valor sobre esta
presión se divide la fuerza total por la superficie en contacto.
La regla de fases establece que la presión del vapor de un líquido puro es
función única de la temperatura de saturación. Vemos pues que la presión de
vapor en la mayoría de los casos se puede expresar como
Pvp = f (t)
La cual podría estar relacionada con cualquier otra propiedad intensiva de un
líquido saturado ( o vapor), pero es mucho mejor relacionarla directamente con
la temperatura de saturación.
C. Relación de la presión de vapor y la temperatura.-
La presión de vapor de un líquido se relaciona con la temperatura por medio
de la ecuación de Claussius Clapeyron, sin embargo existen muchas ecuaciones
que estudian esta propiedad de los fluidos, pero de todas maneras estas
ecuaciones pueden referirse a la ecuación de Clapeyron:
dPdT = ∆ Hv
(Vg−Vl )T = ∆ HvT ∆V
D. Tipo de uso de la presión de vapor.-
Para mirar un ejemplo de presión de vapor aplicada a tuberías es bueno
analizar un poco las plantas productoras de petroquímicos y refinerías, ya que
estas requieren de muchos servicios como: vapor de agua (enfriamiento,
servicio, proceso), aire de instrumentos, energía eléctrica; para ello estas
plantas necesitan grandes sistemas de transformación de energía, y redes de
distribución de varios kilómetros, en las cuales se incurre en pérdidas de
energía. Para lo que es necesario usar expresiones matemáticas para calcular
dichas perdidas y llevar a cabo estudios sobre la recuperación de la inversión y
la rentabilidad de acciones de ahorro de energía.
E. Calor latente de vaporización.-
El calor latente es la energía requerida por una cantidad de sustancia para
cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso
(calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de
calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la
temperatura.
Desde antiguo se usaba la expresión calor latente para referirse al calor de
fusión o de vaporización. Latente, en latín, quiere decir escondido, y se llamaba
así porque, al no notarse un cambio de temperatura mientras se produce el
cambio de fase (a pesar de añadir calor), éste se quedaba escondido. La idea
proviene de la época en la que se creía que el calor era una sustancia fluida
denominada calórica. Por el contrario, el calor que se aplica cuando la sustancia
no cambia de fase, aumenta la temperatura y se llama calor sensible.
Cuando se aplica calor a un trozo de hielo, va subiendo su temperatura hasta
que llega a 0 °C (temperatura de cambio de estado); a partir de ese momento,
aunque se le siga aplicando calor, la temperatura no cambiará hasta que se
haya fundido del todo. Esto se debe a que el calor se emplea en la fusión del
hielo. Una vez fundido el hielo la temperatura volverá a subir hasta llegar a
100 °C; desde ese momento, la temperatura se mantendrá estable hasta que se
evapore toda el agua.
ΔU = ΔH – Δ(PV)
Fig. 1 Calor latente de algunas sustancias
Fig. 2 Presión de vapor del agua
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se revisó y verificó el equipo instalado.
Luego se llenó el matraz con agua
destilada hasta 1/3 de su volumen total,
manteniendo la llave abierta al ambiente.
Después se calentó el agua hasta ebullición, sin exceder los
100°C.
Inmeditamente se retiró la cocinilla e invirtió la posición de la llave, de
forma que el manómetro quede
conectado con el balón.
A partir de los 99°C se anotó las temperaturas
y las presiones atmosféricas, hasta llegar a los 80°C, en
intervalos de 1°C.
3. CUESTIONARIO
A) La entalpía de vaporización o calor de vaporización es la cantidad
de energía necesaria para que la unidad de masa (kilogramo, mol, etc.)
de una sustancia que se encuentre en equilibrio con su propio vapor a
una presión de una atmósfera pase completamente del estado líquido al
estado gaseoso. El valor disminuye a temperaturas crecientes,
lentamente cuando se está lejos del punto crítico, más rápidamente al
acercarse, y por encima de la temperatura críticalas fases de líquido y
vapor ya no coexisten. Generalmente se determina en el punto de
ebullición de la sustancia y se corrige para tabular el valor en condiciones
normales.
B) El punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor de
un líquido es igual a la presión atmosférica. Como el punto de ebullición
depende de la presión atmosférica, éste variará al modificarse la presión
atmosférica. Por ejemplo, el agua hierve a menor temperatura en zonas
más elevadas (relación directa entre presión y temperatura).
C) Un isoteniscopio es un aparato empleado para la medición de la presión
de vapor de sustancias en fase líquida. El instrumento consta de
un manómetro y de un recipiente en el cual se introduce la sustancia
cuya presión de vapor se va a medir. La apertura del manómetro se
conecta a un sensor de presión. Es necesario utilizar una célula de vacío
para ajustar la presión del sistema y purificar la muestra. El isoteniscopio
es particularmente útil para el intervalo de temperaturas entre 20 y 150
ºC, y para presiones de vapor entre 1 y 100 kN m-2.
4. CONCLUSIONES
La ecuación de Clausius – Claperyon relaciona la dependencia de la
temperatura y la presión de vapor de un líquido con el calor de
vaporización.
El método estático nos permite determinar la presión de vapor de los
líquidos a temperaturas mayores que la ambiental y con ellas calcular el
calor molar de vaporización del líquido.
En un sistema homogéneo, como el del agua destilada, la presión de
vapor se determinó con facilidad, ya que todo el sistema tiene la misma
composición.
La presión de vapor de los líquidos a presión atmosférica se incrementa
con respecto al decrecimiento en la temperatura de ebullición.
La presión de vapor posee una relación inversamente proporcional con
las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayor
sea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía
entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para
vencerlas y producir el cambio de estado.
5. RECOMENDACIONES
Se debe ser rápido al momento de marcar las alturas en el papel
milimetrado, ya que la temperatura sigue bajando y por ende también el
manómetro.
Con respecto al termómetro, es posible que no se encuentre calibrado
por lo tanto no podemos guiarnos de que el punto de ebullición alcance
los 100 °C, es por ello que debemos percatarnos exactamente cuándo
comienza a evaporarse el agua.
Al llegar al punto de ebullición el agua, retirar la hornilla con mucho
cuidado y tomar las temperaturas correspondientes a partir de 99ºC, en
intervalos de 1°C e inmediatamente marcar las alturas.
Manipular las llaves del balón con precaución, si estas están cerradas
una vez que el agua empieza a hervir podría romperse el balón por la
presión interna.
Terminado el experimento cerrar la llave que conecta el manómetro con
el balón y dejarlo abierto al ambiente, de esta forma se evitara que el
mercurio pueda pasar al balón.