Calor De Vaporizacion

CALOR DE VAPORIZACION
Maylen Hurtado, Johan Lopez, Yelka Pineda, Katherine Torrenegra
Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Química
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OBJETIVOS

* Determinar la entalpía de vaporización del agua mediante métodos experimentales.
* Calcular la temperatura en el punto normal de ebullición a partir delvalor obtenido de la entalpía de vaporización.
* Comparar el valor de entalpía de vaporización experimental con el valor teórico y determinar el margen de error.

PROCEDIMIENTO

Se realizo un montaje (figura 1.), que consiste en una unidad de calentamiento, un amperímetro, un voltímetro e interruptor y un frasco de Dewar.
Inicialmente se llenó el recipiente (frasco de Dewar) con aguadestilada, asegurando que este estuviera sellado completamente con un tapón, con el fin de que no existieran perdidas de calor. El frasco se conecto a su vez a una fuente de corriente y al mismo tiempo a un montaje similar al de la destilación simple, el cual consta de un refrigerante, un soporte, y las mangueras de entrada y salida de agua.

Figura 1. Montaje de la experiencia.
Para la primeraparte de la experiencia se ajusto la fuente con un voltaje de 10V mientras circulaba agua del grifo continuamente. Se realiza la destilación recogiéndose 15 mL de agua destilada, esto con el fin de llegar al equilibrio térmico. A partir de aquí se tomo el tiempo necesario para una destilación de 25 ml. Se repitió el procedimiento pero esta vez variando el voltaje. Se hicieron tres variaciones de8, 11 y 13 V, anotándose los respectivos datos para cada uno.

DATOS

Durante la práctica se realizaron cuatro mediciones, de las cuales son necesarias solo dos. A continuación se tabulan las pruebas referentes a 10 y 13 V, para un volumen de 25 ml cada una.

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| INTENSIDAD (I) | VOLTAJE (V) | TIEMPO (s) | MASA (g) |
PRUEBA I | 7 | 10 | 1740 | 25 |
PRUEBA II | 10 | 13| 480 | 25 |
Tabla 1. Datos tomados experimentalmente para el cálculo de calor de vaporización.

MUESTRA DE CÁLCULO

Al hacer circular una corriente de I amperios a través de una resistencia sumergida en un liquido, la cual se encuentra sometida a una diferencia de voltaje V, durante un tiempo t, se puede conocer el calor suministrado al liquido según la siguiente expresión:

Q=I*V*t

Apartir de la definición de calor de vaporización se debe cumplir que:

m*hfg=I*V*t

Para que se cumpla esta ecuación se debería utilizar todo el calor producido por la resistencia en evaporar el líquido, pero en este caso se producen perdidas de calor a través de las paredes del recipiente, por ello la ecuación anterior se modifica en:

m*hfg=I*V*t-k
Como realizamos dos mediciones condiferentes intensidades, voltajes y tiempos, obtenemos dos ecuaciones:
m1*hfg=(I1*V1*t1)-k1
m2*hfg=(I2*V2*t2)-k2
Como las pérdidas de calor en las dos medidas son proporcionales al tiempo empleado, para eliminar k1 y k2, bastara con dividir cada una de las ecuaciones por su respetivo tiempo:
m1t1*hfg=V1*I1-k1t1
m2t2*hfg=V2*I2-k2t2
Suponiendo que la relación k y t es constante e igualando las dosanteriores ecuaciones obtenemos la expresión necesaria para calcular hfg
hfg=I2*V2-I1*V1m2t2-m1t1
Reemplazamos los valores en la ecuación anterior y obtenemos:
hfg=10*13-(7*10)25480-251740
hfg=1590.85J/g=1590.85kJ/kg

Para calcular la temperatura de ebullición utilizamos la ecuación de Trouton:
∆HVTb=88 J/molK
Despejamos Tb:
Tb=∆HV88 J/molK

Pasamos el valor del ∆HV a unidades de J/mol1590.85 Jg*18 g1 mol=28635.3 J/mol
Al reemplazar el valor anterior en la ecuación de Tb nos queda:
Tb=28635.3 J/mol88 J/mol K=325.40 K

Cálculos de porcentajes de error
El valor teórico para el calor de vaporización del agua a 1 atm de presión es:
hfg=2256.5 kJ/kg
Al compararlo con el valor experimental obtenido tenemos un margen de error de:
% error=2256.5-1590.852256.5*100
%...