Equilibrio líquido-vapor presión de vapor y entalpía de vaporización del agua

I. OBJETIVO GENERAL
Comprender e interpretar el significado de las variables termodinámicas involucradas en la
ecuación de Clausius-Clapeyron, para aplicarlas en la determinación de la entalpía de vaporización de una sustancia.

II. OBJETIVOS PARTICULARES
a. Determinar valores de presión de vapor del agua a distintas temperaturas, para representar y describir larelación que se presenta entre ambas variables.
b. Calcular la entalpía de vaporización del agua a partir de los datos experimentales y obtener los parámetros de la ecuación de Clausius-Clapeyron.

III. PROBLEMA
Determinar la entalpía de vaporización del agua.

A1. CUESTIONARIO PREVIO
1. Describir a qué se refieren los equilibrios físicos y qué característicastermodinámicas los definen.
La mayoría de las sustancias pueden existir en más de una fase o estado de agregación. El criterio para el equilibrio entre dos fases es que la energía de Gibbs sea la misma en ambas fases
G= H – TS (donde H, T y S son funciones de estado). La presión y la temperatura son dos factores influyentes en el equilibrio de fases como por ejemplo en el equilibrio de fases de líquido yvapor

2. Indicar cuál es la diferencia entre un gas y un vapor.
La palabra gas hace referencia a una sustancia que a temperatura ambiente y a presión normal se presenta en estado gaseoso. P/Ej el O2.
La palabra vapor, en cambio, se reserva para la forma gaseosa de una sustancia que a temperatura ambiente y presión normal, es líquida o sólida. Ej. Vapor de H2O.

3. Explicar qué es lapresión de vapor, en qué unidades se expresa y cuáles son los factores que la afectan.
La presión de vapor es la presión que ejerce el vapor en equilibrio con la fase condensada.
Si se coloca cierta cantidad de un líquido puro en un recipiente evacuado que tiene un volumen mayor que el líquido, una porción del líquido se evaporara hasta llenar de vapor el volumen restante. Suponiendo quequeda cierta cantidad de líquido una vez establecido el equilibrio, la presión de vapor en el recipiente es sólo una función de la temperatura del sistema. La presión desarrollada es la presión de vapor del líquido que es una propiedad característica de los líquidos y aumenta rápidamente con la temperatura. La temperatura a la cual la presión de vapor del líquido se hace igual a 1 atm es latemperatura de ebullición normal del mismo. Algunos sólidos son suficientemente volátiles como para producir una presión mesurable de vapor, incluso a temperaturas ordinarias, incluso a temperaturas ordinarias; si la presión de vapor de un sólido se hace igual a 1 atm por debajo de su temperatura de fusión, el sólido se sublima, esta temperatura es la temperatura de sublimación normal. Las temperaturas deebullición y sublimación dependen de la presión que se ejerce sobre la sustancia.
La existencia de la presión de vapor y su aumento con la temperatura son consecuencias de la distribución de la energía de Maxwell-Boltzmann. Incluso a temperaturas bajas, una fracción de las moléculas del líquido tiene, debido a la distribución de la energía, energías que superan las fuerzas cohesivas del líquido lacual aumenta con el aumento de temperatura. Así si un líquido a temperatura específica tiene una energía cohesiva alta tendrá una presión de vapor mas baja que otro con energía cohesiva baja.
Des esta manera vemos con la temperatura es un factor que afecta a la presión de vapor.
De la distribución de general de Boltzmann es factible obtener la relación entre la presión de vapor y el calor devaporización. Un sistema que contiene líquido y vapor en equilibrio tiene dos regiones en las cuales la energía potencial de una molécula tiene valores diferentes. El intenso efecto de las fuerzas intermoleculares rebaja la energía potencial del líquido W=0, por comparación la energía potencial del gas es alta W. Según Boltzmann la energía requerida para tomar una molécula del líquido y ponerla...