Presion-Vapor
Páginas: 13 (3201 palabras)
Publicado: 13 de mayo de 2012
PRESION DE VAPOR
Para poder entender muchos fenómenos que suceden en la vida diaria hay que conocer lo que es la Presión de Vapor. Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:
En el dibujo se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un líquido (azul). Este líquido como toda sustancia está constituido por moléculas (bolitas negras), que están enconstante movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento errático, hace que se produzcan choques entre ellas, de estos choques las moléculas intercambian energía, tal y como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran, mientras otras se frenan.
En este constante choque e intercambio de energía, algunas moléculas pueden alcanzar tal velocidad, que si están cerca de lasuperficie pueden saltar del líquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases.
A este proceso de conversión lenta de los líquidos a gases se les llama evaporación.
A medida que mas y mas moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre el líquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presión para el cual por cada molécula quelogra escapar del líquido necesariamente regresa una de las gaseosas a él, por lo que se establece un equilibrio y la presión no sigue subiendo. Esta presión se conoce como Presión de Vapor Saturado.
La presión de vapor saturado depende de dos factores:
1. La naturaleza del líquido
2. La temperatura
La ecuación de Clausius-Clapeyron para estimar la presión de vapor de unasustancia
[pic] (1)
donde T es la temperatura de transición de fases (puede ser el punto de fusión, o el punto de ebullición, o cualquier otra temperatura a la cual puedan coexistir las dos fases en equilibrio). A la ecuación (1) se le conoce como la ecuación de Clapeyron (en honor del ingeniero francés Benoi-Paul-Émile Clapeyron, 1799-1864). Esta simple expresión nos da la relacióndel cambio de presión con respecto al cambio de temperatura en términos de algunas cantidades claramente observables, como el volumen molar y el cambio de entalpía del proceso. Se aplica a la fusión, vaporización y sublimación, así como al equilibrio entre dos formas alotrópicas, como grafito y diamante.
La ecuación de Clapeyron se puede expresar en una forma aproximada conveniente para elequilibrio en la vaporización y en la sublimación. En estos casos, el volumen molar del vapor es mucho mayor que el de la fase condensada, por lo que podemos escribir:
[pic]
Además, si suponemos un comportamiento de gas ideal,
[pic]
La sustitución de [pic] en la ecuación de Clapeyron produce el siguiente resultado:
[pic]
[pic] (2)
A la ecuación (2) se le conoce como laecuación de Clausius-Clapeyron (en honor de Clapeyron y del físico alemán Rudolf Julios Clausius, 1822-1888). Al integrar la ecuación (2) entre los limites P1, T1 y P2, T2, tenemos:
[pic]
[pic] (3)
Suponemos que [pic]es independiente de la temperatura. Si hubiéramos efectuado una integral indefinida (integración sin los límites), podríamos expresar lnP como una función de latemperatura, de la siguiente manera:
[pic] (4)
Por lo tanto, una gráfica de lnP contra 1/T da como resultado una línea recta cuya pendiente (que es negativa) es igual a [pic].
[pic]
Ecuación de Antoine:
[pic]
donde: [pic]es la presión de vapor del líquido puro, T es la temperatura (°C) y A, B y C son constantes para cada sustancia.
Diagrama de fases del agua
|[pic]|A: Vapor recalentado |
| |B: liquido saturado – vapor/líquido – punto de rocio |
| |C: liquido |
|...
Para poder entender muchos fenómenos que suceden en la vida diaria hay que conocer lo que es la Presión de Vapor. Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:
En el dibujo se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un líquido (azul). Este líquido como toda sustancia está constituido por moléculas (bolitas negras), que están enconstante movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento errático, hace que se produzcan choques entre ellas, de estos choques las moléculas intercambian energía, tal y como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran, mientras otras se frenan.
En este constante choque e intercambio de energía, algunas moléculas pueden alcanzar tal velocidad, que si están cerca de lasuperficie pueden saltar del líquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases.
A este proceso de conversión lenta de los líquidos a gases se les llama evaporación.
A medida que mas y mas moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre el líquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presión para el cual por cada molécula quelogra escapar del líquido necesariamente regresa una de las gaseosas a él, por lo que se establece un equilibrio y la presión no sigue subiendo. Esta presión se conoce como Presión de Vapor Saturado.
La presión de vapor saturado depende de dos factores:
1. La naturaleza del líquido
2. La temperatura
La ecuación de Clausius-Clapeyron para estimar la presión de vapor de unasustancia
[pic] (1)
donde T es la temperatura de transición de fases (puede ser el punto de fusión, o el punto de ebullición, o cualquier otra temperatura a la cual puedan coexistir las dos fases en equilibrio). A la ecuación (1) se le conoce como la ecuación de Clapeyron (en honor del ingeniero francés Benoi-Paul-Émile Clapeyron, 1799-1864). Esta simple expresión nos da la relacióndel cambio de presión con respecto al cambio de temperatura en términos de algunas cantidades claramente observables, como el volumen molar y el cambio de entalpía del proceso. Se aplica a la fusión, vaporización y sublimación, así como al equilibrio entre dos formas alotrópicas, como grafito y diamante.
La ecuación de Clapeyron se puede expresar en una forma aproximada conveniente para elequilibrio en la vaporización y en la sublimación. En estos casos, el volumen molar del vapor es mucho mayor que el de la fase condensada, por lo que podemos escribir:
[pic]
Además, si suponemos un comportamiento de gas ideal,
[pic]
La sustitución de [pic] en la ecuación de Clapeyron produce el siguiente resultado:
[pic]
[pic] (2)
A la ecuación (2) se le conoce como laecuación de Clausius-Clapeyron (en honor de Clapeyron y del físico alemán Rudolf Julios Clausius, 1822-1888). Al integrar la ecuación (2) entre los limites P1, T1 y P2, T2, tenemos:
[pic]
[pic] (3)
Suponemos que [pic]es independiente de la temperatura. Si hubiéramos efectuado una integral indefinida (integración sin los límites), podríamos expresar lnP como una función de latemperatura, de la siguiente manera:
[pic] (4)
Por lo tanto, una gráfica de lnP contra 1/T da como resultado una línea recta cuya pendiente (que es negativa) es igual a [pic].
[pic]
Ecuación de Antoine:
[pic]
donde: [pic]es la presión de vapor del líquido puro, T es la temperatura (°C) y A, B y C son constantes para cada sustancia.
Diagrama de fases del agua
|[pic]|A: Vapor recalentado |
| |B: liquido saturado – vapor/líquido – punto de rocio |
| |C: liquido |
|...
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