Practica presion de vapor

OBJETIVOS

GENERAL:

Determinar la presión de vapor de sustancias puras (agua y butanol) a diferentes temperaturas.

ESPECIFICOS:

• Graficar curvas de presión de vapor en función de la temperatura, comparando su tendencia con la que poseen las reportadas en literatura especializada y las obtenidas por medio de la ecuación de Clapeyron.

• Determinar el calor de vaporizaciónexperimental de Agua Destilada y Butanol R.A. a partir de la ecuación de Clapeyron integrada y comparar los datos con la literatura.

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
TABLA DE DATOS
PRESIÓN DE VAPOR

BUTANOL 99.9% C.A.

|BUTANOL R.A |
|Ensayo |h1 (cm) |h2 (cm) |Temperatura (ºC) |Temperatura (K) |
|1|16,1 |-16 |84 |357,15 |
|2 |14 |-14 |87,7 |360,85 |
|3 |12 |-12 |90,7 |363,85 |
|4 |10 |-10,1 |93,2 |366,35 |
|5 |8 |-8,1 |95,5 |368,65|
|6 |6 |-6,1 |97,3 |370,45 |
|7 |3,9 |-4 |98,9 |372,05 |
|8 |2,1 |-2,2 |100,7 |373,85 |
|9 |-0,1 |0 |102,6 |375,75 |
| | | |T promedio|367,6611111 |

CONVENCIONES

( w= potencial químico molar de la fase w

sw = entropía molar de la fase w

vw = volumen molar de la fase w

hw = entalpía molar de la fase w

(hv = calor latente de vaporización

vvs = volumen molar del vapor saturado

vls = volumen molar del líquido saturado

vss = volumen molar del sólido saturado

T = temperatura en °C o absoluta KP = presión en valores absolutos

Pv = presión de vapor del líquido a temperatura del sistema en valores absolutos mm Hg

(h = suma alturas en las columnas del manómetro diferencial, mm Hg

h1 = altura de mercurio en la parte izquierda del manómetro diferncial en cm Hg

h2 = altura de mercurio en la parte derecha del manómetro diferncial en cm Hg

R = constante universal de los gases1,987 cal/mol K

PATM = Presión atmosférica en las condiciones de laboratorio 562,7711281 mm Hg

ECUACIÓN DE CLAPEYRON

(Deducción matemática del modelo)(1)

La ecuación de Clapeyron nos permite relacionar el equilibrio de dos fases cualesquiera de una sustancia pura a partir de la siguiente ecuación

d( = -sdT + vdP (Ecuación 1)

Considérese dos fases α y β de una sustancia pura quecoexisten en equilibrio a una temperatura T y una presión P, como se muestra en la figura 1a. Las fases α y β pueden ser dos cualesquiera entre gas, líquido, sólido o aún dos sólidos alotropicos.

(a) (b)

Figura 1. Equilibrio de dos fases de una sustancia pura

Sean (α y (β los potenciales químicos de la sustancia en las fases α y β, respectivamente. La figura 1b muestra elplano P vs T con un segmento de la curva de equilibrio entre dichas fases. El punto 1 representa el estado descrito en la figura 1a.

1La deducción matemática y termodinámica de la ecuación de Clapeyron y su integración simplificada fue tomada del libro Introducción al Equilibrio Termodinámico y de Fases., GARCIA Ivan. Publicaciones Facultad de Ingeniería, U.N.,Bogotá 1995, Pág 38-43.

Al cambiarla presión a un valor P + dP, la temperatura debera cambiar a T + dT, si se desea que subsista el equilibrio entre las dos fases. Según la Ecuación 1 los cambios en P y T harán que en ambas fases los potenciales químicos cambien a (α + d(α y (β + d(β. El nuevo estado de equilibrio es el punto 2 de la figura 1b. La condición de equilibrio en los estados 2 y 1 permite plantear

(α + d(α = (β +...