practica 1 termodinámica de fases


INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DEL EQUILIBRIO DE FASES


















OBJETIVOS
1.-Determinar las condiciones de equilibrio para sustancias puras.
2.-Medir la Presión de vapor de un líquido a diferentes temperaturas o viceversa.
3.-Verificar la validez de la ecuación deClaussius-Clapeyron.
4.-Observar que los datos experimentales se ajusten a esta ecuación.
5.-Determinar la entalpía de vaporización de la sustancia (H2O), usando la ecuación de Clapeyrón.
6.-Comparar el valor obtenido con el bibliográfico, calculado con la ecuación de Antoine y Wagner.
7.-Comparar en forma gráfica los datos experimentales con los bibliográficos.

CONSIDERACIONESTEÓRICAS

Las Sustancias puras son aquellas formadas de materia de composición uniforme e invariable y cuyas propiedades físicas y químicas son idénticas, sea cual sea su procedencia. Una mezcla de dos o más fases sigue siendo una sustancia pura, siempre que la composición de las fases sea la misma.
Las sustancias puras se identifican por sus propiedades características, es decir, poseen unadensidad determinada y unos puntos de fusión y ebullición propias y fijas que no dependen de su historia previa o del método de preparación de las mismas.
Una fase se identifica como un arreglo moleculares distinto homogéneo en su totalidad y separado a las demás fases por medio de superficies identificables. Una sustancia existe en diferentes fases, a temperatura y presión ambiente, una sustanciapuede tener varias fases con estructuras moleculares diferentes, Existen tres fases principales para una sustancia pura estas son: solida, liquida y gaseosa.
Fase Sólida: Las moléculas están separadas pequeñas distancias, existen grandes fuerzas de atracción, las moléculas mantienen posiciones fijas unas con respecto a las otras pero oscilan esta oscilación depende de la temperatura. Cuando lavelocidad de oscilación aumenta lo suficiente estas moléculas se separan y empieza el proceso de fusión

Fase Líquida: El espaciamiento molecular es parecido al de la fase sólida, excepto que las moléculas ya no mantienen posiciones fijas entre sí. Las moléculas flotan en grupos

Fase Gaseosa: Las moléculas están bastante apartadas unas de otras y no existe un orden molecular, estas se mueven deforma desordenada en continuo choque entre ellas y con el recipiente que las contiene

Temperatura de saturación y presión de saturación

El término “el agua empieza a hervir a 100ºC”; es incorrecto; pues el agua hierve a 100ºC a 1 atmósfera de presión. El agua inició el proceso de evaporación a 100ºC; pero debido a que el émbolo mantuvo una presión constante de 1 atmósfera. Si la presión en elémbolo se elevara a 500 KPa, el agua empezaría a hervir a 151.9ºC. La temperatura a la cual el agua empieza a hervir depende de la presión.
A cierta presión, la temperatura a la cual una sustancia pura cambia de fase se le llama temperatura de saturación, Tsat.
A cierta temperatura, la presión a la cual una sustancia pura cambia de fase se le llama presión de saturación, Psat.


Elcomportamiento de una sustancia pura respecto a sus diferentes fases – sólido-líquido-gaseoso


Ecuación de Clapeyron.
Es una manera de caracterizar la transición de fase entre dos estados de la materia, como el líquido y el sólido. En un diagrama P-T (presión-temperatura), la línea que separa ambos estados se conoce como curva de coexistencia. La relación de Clausius-Clapeyron da la pendiente dedicha curva. Matemáticamente se puede expresar como:


Donde   es la pendiente de dicha curva, ΔH es el calor latente o entalpía del cambio de fase y ΔV es el volumen. Considerando que ΔV  = Vvap-Vliq siendo muy poco el liquido por tanto no se considera y entonces tenemos ΔV  = Vvap.

Ecuación general.
Da una aproximación burda de la relación de la presión de vapor para todo el intervalo de...