Termodinamica
Páginas: 8 (1960 palabras)
Publicado: 29 de abril de 2010
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
ZACATENCO
PRACTICA NO. 4
INFLUENCIA DE LA PRESION SOBRE EL PUNTO DE EBULLICION
GRUPO:
2CM3
EQUIPO:
1
PROFESORA:
ALEJANDRA MONTES SERVIN
FECHA DE REALIZACION EXPERIMENTAL:
16 DE ABRIL DEL 2010 1
INDICE:
Pagina
1. OBJETIVO3
2. INTRODUCCION TEORICA 3
3. MATERIAL 6
4. DESARROLLO DE LA PRACTICA 7
5. CUERTIONARIO8
6. CALCULOS 9
7. OBSERVACIONES 10
8. CONCLUSIONES 10
9. BIBLIOGRAFIA 10
2
1. INTRODUCCION TEORICA
Objetivo: Determinarexperimentalmente la temperatura de ebullición del agua a diferentes presiones. Comprobar la Ecuación de Clausius-Clapeyron mediante el cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararla con la temperatura experimental respectiva.
El diagrama PT de la figura 3.1 muestra curvas que representan las fronteras de
fase de una sustancia pura. Cada vez que secruza una de estas curvas ocurre una transición de fase a temperatura y presión constantes, y como resultado de ésta los valores molares o específicos de las propiedades termodinámicas extensivas cambian de manera abrupta. Es así como el volumen molar o específico de un líquido saturado es muy diferente del que tiene como vapor saturado a la misma T y P. Lo anterior también es cierto para laenergía interna, la entalpía y la entropía.
[pic]
La excepción es la energía de Gibbs molar o específica, la que para una sustancia pura no cambia durante una transición de fase tal como la fusión, la vaporización o la sublimación. Considérese un líquido puro en equilibrio con su vapor, contenido en un conjunto pistónlcilindro a una temperatura T y la correspondiente presión de
vapor P sat. Cuandose evapora una cantidad diferencial de líquido a temperatura y presión constantes, la aplicación de la ecuación (6.6) al proceso se reduce a d(nG) = 0. Puesto que el número de moles n es constante, dG = 0, y esto requiere que la energía de Gibbs molar (o específica) del vapor sea idéntica a la del 3
líquido.DC manera más general, para dos fases (Y y /I de una especie pura que coexisten enequilibrio,
[pic]
donde [pic] y [pic]son las energías molares de Gibbs de cada fase.
La ecuación de Clapeyron, introducida en la sección 4.3, se desprende de esta
igualdad. Si la temperatura de un sistema de dos fases cambia, entonces la presión también debe hacerlo de acuerdo con la relación entre la presión de vapor y la temperatura, si se desea que las dos fases sigan coexistiendo enequilibrio.
Puesto que la ecuación (6.51) es válida para este cambio, se tiene
[pic]
Después de sustituir las expresiones para [pic]dadas por la ecuación (6. lo),
se llega a
[pic]
la que, después de reacomodarla, se convierte en
[pic]
El cambio de entropía [pic] y el cambio de volumen[pic] representan los cambios que se presentan cuando una cantidad unitaria de una especie química purase transfiere de una fase [pic] a otra [pic]a la temperatura y presión de equilibrio. La integración de la ecuación (6.8) para este cambio proporciona el calor latente de transición de fase:
[pic]
Por tanto, [pic] , y su sustitución en la expresión anterior conduce a lo
siguiente
[pic] (6.52)
que es la ecuación de Clapeyron. Para el caso particularmente importante de una
transición...
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
ZACATENCO
PRACTICA NO. 4
INFLUENCIA DE LA PRESION SOBRE EL PUNTO DE EBULLICION
GRUPO:
2CM3
EQUIPO:
1
PROFESORA:
ALEJANDRA MONTES SERVIN
FECHA DE REALIZACION EXPERIMENTAL:
16 DE ABRIL DEL 2010 1
INDICE:
Pagina
1. OBJETIVO3
2. INTRODUCCION TEORICA 3
3. MATERIAL 6
4. DESARROLLO DE LA PRACTICA 7
5. CUERTIONARIO8
6. CALCULOS 9
7. OBSERVACIONES 10
8. CONCLUSIONES 10
9. BIBLIOGRAFIA 10
2
1. INTRODUCCION TEORICA
Objetivo: Determinarexperimentalmente la temperatura de ebullición del agua a diferentes presiones. Comprobar la Ecuación de Clausius-Clapeyron mediante el cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararla con la temperatura experimental respectiva.
El diagrama PT de la figura 3.1 muestra curvas que representan las fronteras de
fase de una sustancia pura. Cada vez que secruza una de estas curvas ocurre una transición de fase a temperatura y presión constantes, y como resultado de ésta los valores molares o específicos de las propiedades termodinámicas extensivas cambian de manera abrupta. Es así como el volumen molar o específico de un líquido saturado es muy diferente del que tiene como vapor saturado a la misma T y P. Lo anterior también es cierto para laenergía interna, la entalpía y la entropía.
[pic]
La excepción es la energía de Gibbs molar o específica, la que para una sustancia pura no cambia durante una transición de fase tal como la fusión, la vaporización o la sublimación. Considérese un líquido puro en equilibrio con su vapor, contenido en un conjunto pistónlcilindro a una temperatura T y la correspondiente presión de
vapor P sat. Cuandose evapora una cantidad diferencial de líquido a temperatura y presión constantes, la aplicación de la ecuación (6.6) al proceso se reduce a d(nG) = 0. Puesto que el número de moles n es constante, dG = 0, y esto requiere que la energía de Gibbs molar (o específica) del vapor sea idéntica a la del 3
líquido.DC manera más general, para dos fases (Y y /I de una especie pura que coexisten enequilibrio,
[pic]
donde [pic] y [pic]son las energías molares de Gibbs de cada fase.
La ecuación de Clapeyron, introducida en la sección 4.3, se desprende de esta
igualdad. Si la temperatura de un sistema de dos fases cambia, entonces la presión también debe hacerlo de acuerdo con la relación entre la presión de vapor y la temperatura, si se desea que las dos fases sigan coexistiendo enequilibrio.
Puesto que la ecuación (6.51) es válida para este cambio, se tiene
[pic]
Después de sustituir las expresiones para [pic]dadas por la ecuación (6. lo),
se llega a
[pic]
la que, después de reacomodarla, se convierte en
[pic]
El cambio de entropía [pic] y el cambio de volumen[pic] representan los cambios que se presentan cuando una cantidad unitaria de una especie química purase transfiere de una fase [pic] a otra [pic]a la temperatura y presión de equilibrio. La integración de la ecuación (6.8) para este cambio proporciona el calor latente de transición de fase:
[pic]
Por tanto, [pic] , y su sustitución en la expresión anterior conduce a lo
siguiente
[pic] (6.52)
que es la ecuación de Clapeyron. Para el caso particularmente importante de una
transición...
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