Practicas

 
Construcción de los diagramas Presión Volumen y Presión Temperatura de una sustancia pura (El agua) a partir de datos experimentales.
 
 
OBJETIVO:
 
Calcular las presiones absolutas del sistema a diferentes temperaturas para construir los diagramas PV y PT, además de comparar las presiones calculadas con los valores de las tablas de vapor correspondientes, para poder obtener losporcientos de error correspondientes.
 
Elaborar e interpretar diagramas de Presión de vapor y Temperaturas de ebullición de una sustancia pura.
 
 
INTRODUCCIÓN:
 
Las sustancias puras están formadas por partículas  (átomos o moléculas) iguales, tienen una composición fija, no pueden separase por medios físicos. Tienen  propiedades específicas: densidad, la temperatura permanece constante en loscambios de estado,  temperatura de ebullición y fusión), solubilidad, conductividad térmica y eléctrica  y numerosas  propiedades más. 
 
Los diagramas de fase más sencillos son los de presión - temperatura de una sustancia pura, como puede ser el del agua. En el eje de ordenadas se coloca la presión y en el de abscisas la temperatura.
 
Esto hace que la presión se defina como una medida de laenergía cinética media de las moléculas, dada por , de acuerdo con la segunda ley de Newton  se tiene y si se considera que la entonces sustituyendo en la ecuación de presión se tiene:
 
Considerando que el proceso se realiza en un cilindro entonces esto hace que la presión quede finalmente como , eliminando el área y cambiando la aceleración por la gravedad g se tiene: ecuación que permitecalcular la presión por contener parámetros medibles fácilmente.
m =masa.
a =aceleración.
V =Volumen.
 
P =Presión.
f =Fuerza.
A =Área
 
​​
 
h =altura​​     ρ =densidad​g =gravedad
 
 
Con esto se demuestra que la presión ejercida sobre las paredes del contenedor y como consecuencia la presión del sistema, se calcula con la fuerza promedio originada por el choque de las moléculasdel vapor de agua con el matraz que las contiene.
 
DESARROLLO:
1. Armar el equipo, de acuerdo con la figura correspondiente.
2. Medir la altura total, desde el piso como punto de referencia hasta el nivel del agua contenida dentro del matraz.
3. Hacer lectura de la temperatura ambiente.
4. Medir la presión atmosférica con el barómetro, haciendo lectura de la altura de la columna de mercuriocontenido en dicho instrumento.
5. Con el mechero Bunsen, calentar el agua del matraz, acercando el termómetro con el tapón a la boca del mismo sin taparlo hasta alcanzar la ebullición del líquido.
6. Cuando el termómetro marque 93°C, tapar bien el matraz con el tapón y el termómetro cuidando de que el bulbo de este no toque el líquido y de manera simultánea retirar el mechero.
7. Esperar que latemperatura del sistema descienda a 85°C y de forma simultánea e instantánea medir las alturas del sistema (hs) y la altura atmosférica (ha) sin cambiar el punto de referencia utilizado al medir la altura total.
8. Continuar con este proceso, cada vez que el sistema disminuye su temperatura 5°C hasta los 50°C.
9. En todo momento deberá de cuidarse de que no entre aire al sistema por las paredesdel tapón y el matraz, para no romper el vacío. No deben de formarse burbujas.
10. Terminado el experimento, retirar el tapón con el termómetro.
11. Rompiendo el vacío al oprimir el tapón para su retiro.
 
 

CÁLCULOS Y RESULTADOS:
TABLA DE DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO
hT =
tamb =
hbarom =
115.4cm
24°C
585 mm de Hg
 
Temperatura t del sistema en °C.
Altura del Hg del sistemahs en cm.
Altura del Hg a la atmósfera ha en cm.
90
0.759
0.715
85
0.8
0.67
80
0.849
0.633
75
0.878
0.599
70
0.904
0.568
65
0.925
0.546
60
0.942
0.53
55
0.955
0.515
50
0.966
0.505
 
TABLA DE ECUACIONES A UTILIZAR EN LOS CÁLCULOS:
No.
ECUACIÓN
UNIDADES
SIMBOLOGÍA
1
Pab  = Patm - Pvac
Pa =pascal
Pab = Presión absoluta.
2
Patm = Pbar= hbarρHg g
Pa =pascal...