Presion De Vapor

FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL

LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Y DE TRANSPORTE

“PRESIÓN DE VAPOR”

1. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Determinar la presión de vapor de una sustancia pura como función de la temperatura.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

* Determinar la entalpía y entropía de vaporizaciónutilizando la ecuación de Clausius – Clapeyron.
* Analizar los resultados de presiones de vapor y temperaturas de ebullición obtenidos y compararlos con la información encontrada en la literatura.
* Conocer la función del equipo que se va a utilizar y la forma adecuada para su manejo.
* Identificar los tipos de errores que se pudo haber presentado durante el desarrollo de la práctica delaboratorio.

2. MARCO TEÓRICO

La presión de vapor, o también conocida como presión de saturación, es la presión en la que una sustancia en fase líquida alcanza el equilibrio dinámico con su vapor, a una presión determinada; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas fases. Este fenómeno también lo presentan los sólidos, cuando éstos pasan alestado gaseoso sin pasar por el estado líquido (como es bien sabido este proceso se conoce como sublimación o el proceso inverso llamado sublimación inversa). En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las fuerzas de atracción intermoleculares, debido a que cuanto mayorsea el módulo de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado.

El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada estanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido.

La regla de fases establece que la presión del vapor de un líquido puro es función únicamente de la temperatura de saturación. Se puede ver entonces que la presión de vapor en la mayoría de los casos se puede expresar como:

Pvp=fT [1]

En una evaporación común ocurre cambio de fase de líquido (β ) a vapor (α), el equilibriode estas dos fases ocurre cuando los potenciales químicos son iguales:

μiβ=μiα

En donde para una sustancia pura:

μi= G=∂G∂niP,T,nj≠i

Donde G es la energía libre de Gibbs molar parcial. Entonces

Giβ=Giα

A cualquier variación infinitesimal:

dGiβ=dGiα

Recordando la relación termodinámica:

G=-SdT+VdP

-SβdT+VβdP=-SαdT+VαdP

Reagrupando términos:dPdT=Sβ-SαVβ-Vα=∆S∆V

Considerando que un cambio de fase es reversible a T y P constantes y que:

∆S=∆HT [2]

Se puede obtener que:

dPdT=∆H∆V*T [2]

Esta ecuación es conocida como Ecuación de Clapeyron.

Suponiendo que el volumen molar del gas es mucho mayor que el del líquido y que la fase de vapor se comporta como gas ideal

∆V=Vα-Vβ≈Vα [3]

Vα=PR*T [4]

Reemplazando [3] y [4] yen [2], se obtiene:

dPdT=∆H∆V*T=∆HVα*T=P*∆HR*T2 [5]

Puede ser expresada como la siguiente expresión:

d ln PdT=∆HR*T2 [6]

Ésta se conoce como Ecuación de Clausius Clapeyron.

Si se resuelve la ecuación diferencial y suponiendo que el intervalo de temperaturas es pequeño, lo cual hace verdadera la suposición que el ∆H sea constante, por tanto:

dlnP=∆HR*T2*dTP1P2d ln⁡(P)=∆HR*T1T2dTT2

lnP2P1 =-∆HR*1T2-1T1 [7]

Esta última es la expresión para la Ecuación de Clausius Clapeyron Integrada. Queda entonces en esta ecuación explícita la relación que hay entre la presión de vapor con la temperatura.

Se observa en la Ecuación de Clausius Clapeyron detenidamente que que para calcular el calor de vaporización bastará con hallar la...