fisico quimica



Problemas resueltos:
1. A 20,320 ft de altura en la cima del monte Mckinley, el agua pura hierve a sólo 75 ºC (note que al suceder esto el té caliente será tibio y débil). ¿Cuál será la presión atmosférica? (Hvagua = 11.34 kcal/mol).
Solución.
Como es un equilibrio líquido - vapor del agua, aplicar la ecuación de Clausius -Clapeyron:

La temperatura de ebullición normal del agua es de100 ºC a 1 atm:
P1 = 1 atm; T1 = 100 ºC = 373 K.
P2 = ?; T2 = 75 ºC = 348 K.
R = 2 cal/mol K
Despejar P2 de la ecuación de Clausius - Clapeyron:

 
ln P2 = -1.09
P2 = 0.33 atm

OBJETIVOS
Determinar experimentalmente la presión de vapor de los líquidos puros a distintas temperaturas de ebullición, modificando la presión del sistema.
Determinar la relación existente entre la presión devapor y la temperatura de los líquidos puros.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
LA PRESIÓN DE VAPOR DE LOS LÍQUIDOS
Esta presión es conocida como presión saturada de vapor del liquido correspondiente. Para un liquido cualquiera la vaporización va acompañada de absorción de calor y la cantidad de este, cuando se nos da una presión y una temperatura, con las cuales se puede calentar cierto peso de liquido seconoce con el nombre de el calor de vaporización y es la diferencia de entalpía de vapor y liquido, esto es, D Hv = Hr - Hl; donde D Hv significa el calor de vaporización de las variables mencionadas, estas son las entalpías de vapor y de liquido.
D Hv = D Ev + P D Vv
Cuando se miden la diferentes presiones y temperaturas de un liquido se usan varios procedimientos para medir la presión de vaporde un liquido, llamados estáticos y dinámicos. Para el primer caso antes mencionado se deja que el liquido establezca su presión de vapor sin que haya ninguna alteración, mientras que en los dinámicos el liquido hierve, ó se hace pasar una corriente inerte de gas a través del mismo. La presión ejercen las moléculas de vapor en equilibrio con el liquido mismo a, una determinada temperatura se llamapresión de vapor del liquido. La presión de vapor depende de la clase del liquido, además de el liquido mismo que se emplee; a veces este depende en gran manera de la naturaleza que hay en las interacciones de las moléculas del liquido; un compuesto como el agua tiene una presión de vapor mas baja que el éter porque las moléculas de agua tienen fuerzas de atracción intermolecular mayores que lasmoléculas del éter.
VARIACIÓN DE LA PRESIÓN DE VAPOR CON LA TEMPERATURA
La presión de vapor de un liquido, es constante a una temperatura dada, pero aumenta si lo hace la temperatura hasta el punto critico del liquido. Cuando se aumenta la temperatura es aumentada o mayor la porción de moléculas, estas toman la energía necesaria para hacer el cambio de liquido a vapor, y en consecuencia seprecisa mayor presión para establecer un equilibrio entre el vapor y el liquido. Hay un acensuó lento a bajas temperaturas, y luego uno muy rápido como puede observarse como aumento de la pendiente de las curvas. Esta variación de la presión de vapor con la temperatura se expresa matemáticamente con la ecuación de Clausius-Clapeyron. Para la transición de líquidos a vapor P es la presión a latemperatura T, D H= D Hv el calor de vaporización de un peso dado de liquido, y V1 = V l el volumen del liquido, mientras que V2 = V g es el volumen del mismo pero de vapor. En consecuencia, para la vaporización la ecuación de Clausius-Clapeyron puede escribirse así:

A temperatura no muy próxima a la critica V l es muy pequeña comparada con V g y puede despreciarse. Así a 100ºC, Vg del agua es 1671ccpor gramo, mientras que Vi es solo 1.04 cc por gramo. Ademas si suponemos que el vapor se comporta esencialmente como un gas ideal, entonces Vg por mol viene dada por V g = RT/ P y la ecuación anterior se transforma en :

Esta ecuación es conocida como ecuación de Clausius-Clapeyron.
Integrando esta nos queda de la siguiente forma:
Log10 P = - D Hv / 2.303 R ( 1/ T ) + C
Además comparamos la...