Presión De Vapor Y Entalpía De Vaporización Del Agua.

Universidad de Iberoamérica
Laboratorio de Fisicofarmacia I
Practica #9: Presión de vapor y entalpía de vaporización del agua.
Resumen
En la presente practica se realizó un experimento para calcular la presión de vapor y la entalpia de vaporización del agua. Siguiendo un procedimiento sencillo para obtener la presión de vapor a distintas temperaturas. Con estos valores se calcula laentalpia de vaporización usando la ecuación de Clausius-Clapeyron.


Introducción

Todos los sólidos y líquidos producen vapores consistentes en átomos o moléculas que se han evaporado de sus formas condensadas. Si la sustancia, sólida o líquida, ocupa una parte de un recipiente cerrado, las moléculas que escapan no se pueden difundir ilimitadamente sino que se acumulan en el espacio libre porencima de la superficie del sólido o el líquido, y se establece un equilibrio dinámico entre los átomos y las moléculas que escapan del líquido o sólido y las que vuelven a él. La presión correspondiente a este equilibrio es la presión de vapor y depende sólo de la naturaleza del líquido o el sólido y de la temperatura.

El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambiade estado líquido a gaseoso. Expresado de otra manera, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido.

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 consu propio vapor a una presión de una atmósfera pase completamente del estado líquido al estado gaseoso.

Suponiendo que la fase vapor es un gas ideal y que el volumen molar del líquido es despreciable comparado con el volumen molar de gas, se llega a la denominada ecuación de Clausius-Clapeyron que nos proporciona la presión de vapor del agua Pv en función de la temperatura T, suponiendoademás, que la entalpía L de vaporización es independiente de la temperatura (al menos en un determinado intervalo)


Esta ecuación puede ser usada para predecir dónde se va a dar una transición de fase. Por ejemplo, la relación de Clausius-Clapeyron se usa frecuentemente para explicar el patinaje sobre hielo: el patinador, con la presión de sus cuchillas, aumenta localmente la presión sobre elhielo, lo cual lleva a éste a fundirse.


Resultados

Cuadro 1. Volumen de gas según la temperatura

T°(C=) T° (K) V (ml) -0.2 ml V (L)
80 353.15 7.8 7.6 7.6 x10-3
78 351.15 7.4 7.2 7.2 x10-3
76 349.15 7.1 6.9 6.9 x10-3
74 347.15 6.8 6.6 6.6 x10-3
72 345.15 6.3 6.1 6.1 x10-3
70 343.15 6 5.8 5.8 x10-3
68 341.15 5.6 5.4 5.4 x10-3
66 339.15 5.4 5.2 5.2 x10-3
64 337.15 5.2 5.0 5.0x10-3
62 335.15 5.0 4.8 4.8 x10-3
60 333.15 4.8 4.6 4.6 x10-3

n_aire= (P_atm V )/RT=(0,8695atm*0,0032L)/(0,0821*276,15K)=〖1,22x10〗^(-4)

Presión del aire a 80°C
P_aire=(〖1,22x10〗^(-4)*0,0821*353,15)/〖7,6 x10〗^(-3) = 0,4654
Presión de vapor del agua a 80°C
P_agua=P_atm-P_aire= 0,8695atm-0,4654atm=0,4041atm

Cuadro 2. Presión del aire y presión vapor del agua según la temperatura
T°C Paire Pagua
80 0,465424 0,404076
78 0,488498 0,381002
76 0,506834 0,362666
74 0,526837 0,342663
72 0,566736 0,302764
70 0,592596 0,276904
68 0,632783 0,236717
66 0,653268 0,216232
64 0,675392 0,194108
62 0,69936 0,17014
60 0,725412 0,144088

Cuadro . logaritmo natural de la presión de vapor del agua según el inverso de la temperatura.
1/T lnP
2,83E-03 -0,90615
2,85E-03 -0,964952,86E-03 -1,01427
2,88E-03 -1,07101
2,90E-03 -1,1948
2,91E-03 -1,28409
2,93E-03 -1,44089
2,95E-03 -1,5314
2,97E-03 -1,63934
2,98E-03 -1,77114
3,00E-03 -1,93733

Figura 1. Logaritmo natural de la presión de vapor del agua con respecto a el inverso de la temperatura

lnP = -6121*1/T + 16,50

〖-∆H〗_v/R=-6121

〖∆H〗_v= 〖5,09x10〗^4 J/mol

Calculo de la presión de vapor del agua a 65°C...