Equilibrio liquido vapor

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA

LABORATORIO DE equilibrio y cinética

Reporte de Práctica n° 1

Equilibrio líquido-vapor
Presión de vapor y entalpía de vaporización del agua


Problemas y objetivos:
Observar de manera experimental la entalpía de vaporización y los factores que pueden afectar a esta, de acuerdo con los conocimientos previos adquiridos ydándole una justificación teórica bajo: ley de charles de los gases, clasius-clapeyron, conceptos de presión e vapor, componente y fase.

Datos y Resultados Experimentales:

Evento | T (°C) | Vexp (mL) | T (K) | Vairecalculado(mL) | Vvaporcalculado(mL) | Pparcialaire (mmHg) | Pvapagua(mmHg) | 1/T (K -1) | ln Pvap |
1 | 79.9 | 17 | 353.05 | 11.19 | 5.81 | 385.76 | 200.24 | 2.83 x10-3 |5.30 |
2 | 75.5 | 16 | 348.65 | 11.05 | 4.95 | 404.34 | 181.66 | 2.87x10-3 | 5.20 |
3 | 72.0 | 15 | 345.15 | 10.94 | 4.06 | 427.78 | 158.22 | 2.89x10-3 | 5.06 |
4 | 67.8 | 14 | 340.95 | 10.81 | 3.19 | 451.22 | 134.78 | 2.93x10-3 | 4.90 |
5 | 64.0 | 13 | 337.15 | 10.69 | 2.31 | 480.52 | 105.48 | 2.96x10-3 | 4.66 |
6 | 57.2 | 12 | 330.35 | 10.47 | 1.53 | 509.82 | 76.18 | 3.03x10-3 | 4.33 |7 | 46.1 | 11 | 319.25 | 10.12 | 0.88 | 539.12 | 46.88 | 3.13x10-3 | 3.85 |
8 | 35.6 | 10 | 308.75 | 9.79 | 0.21 | 573.69 | 12.31 | 3.24x10-3 | 2.51 |

Los resultados obtenidos y registrados en la tabla anterior se obtuvieron de la siguiente manera:

Con los datos experimentales de las columnas de T °C se pueden pasar de una escala relativa a una absoluta usando la relación K = °C + 273.15.Así pues en el evento 1 se puede decir que 79.9°C + 273.15 = 353K.

Para el Volumen de aire calculado, utilizamos la Ley de Charles que relaciona las variables de temperatura y volumen en la ecuación V1/T1 = V2/T2 donde V1 y T1 son las condiciones de Volumen y Temperatura de las que hemos partido (T = 4.3°C = 277.45K y V = 8.8mL) y T2 es la temperatura que se registró en cada intervalo de 1 mLdel experimento, despejando la ecuación se puede calcular Vaire calculado = V2 = V1 T2/T1 por lo que para el evento 1 podemos decir que V2 = (353.05K)(8.8mL)/(277.45K) = 11.19mL. Este mismo tratamiento se le dio a los demás eventos.

Para calcular el Vvapor calculado = Vexp – Vaire calculado. Así pues para el evento 1, el valor del volumen experimental que es de 17mL se le resta el valorcalculado en la Ley de Charles (17mL – 11.19mL = 5.81mL) y este valor es el Volumen de vapor calculado.

Para calcular la presión que ejerce el aire dentro de la burbuja se calcula con la siguiente ecuación: Paire = Xaire (Ptotal), donde la presión atmosférica es equivalente a la presión total y X, la fracción del volumen del aire dentro del sistema y esta se define como Vaire calculada/Vaireexperimental.
Por lo que este cociente en el evento 1 resulta como 11.19mL/17mL = 0.66, si este resultado se multiplica por 586mmHg que es la presión atmosférica, da como resultado 386.76mmHg que es la presión parcial ejercida por el aire dentro del sistema.

Finalmente para este resultado, la presión de vapor ejercida por el agua, es calculada restando la presión total menos la presión del aire, esdecir Pvap. = 586 mmHg – 386.76 mmHg = 200.24 mmHg y este resultado se coloca en la columna correspondiente.

Cabe mencionar que el tratamiento de estos resultados experimentales fue el mismo que se dio para el evento 1.

Las gráficas obtenidas de los resultados es la siguiente:

a) Gráfica obtenida de presión de vapor (mm Hg) en función de la temperatura absoluta

T (K) | Pvap(mmHg) |
353.05 | 200.24 |
348.65 | 181.66 |
345.15 | 158.22 |
340.95 | 134.78 |
337.15 | 105.48 |
330.35 | 76.18 |
319.25 | 46.88 |
308.75 | 12.31 |

b) Gráfica de Ln presión de vapor (mm Hg) en función del inverso de la temperatura absoluta

1/T (K -1) | ln Pvap |
0.00283 | 5.3 |
0.00287 | 5.2 |
0.00289 | 5.06 |
0.00293 | 4.9 |
0.00296 | 4.66 |
0.00303 | 4.33 |...