lab Nº5

Laboratorio N°5

Presión de vapor y Entalpía de vaporización del agua







INTRODUCCIÓN

La ley de las fases de Gibas establece que para representar un sistema de un componente se necesitan dos variables intensivas, eligiéndose convenientemente la presión y la temperatura.

En general cuando se tiene una sustancia presente en dos fases (α y β) en equilibrio a la temperatura T ypresión p se debe cumplir que:
μα = μβ
Teniendo en cuenta la variación infinitesimal del potencial químico de la sustancia y que para cualquier sistema en equilibrio rige la relación:
∆G = ∆H - T∆S; con ∆G= 0 se llega a:
dp = ∆H
Fig 1: Esquema cualitativo del diagrama de fases dT T∆V
Donde ∆H y ∆V son las correspondientes variaciones deentalpía y de volumen en el proceso. La relación es conocida con el nombre de Clapeyron.

La ecuación Calssius-Clapeyron, donde ∆Hv denota la entalpía de vaporización de la sustancia:
dp = p∆Hv
dT RT2

Haciendo cambios de variable en p e integrando la ecuación entre la presión p2 de la sustancia a temperatura T2 y la presión p1a la temperatura T1 y suponiendo que ∆Hv es independiente de T se obtiene:
Ln p2 = - ∆Hv 1 - 1
p1 R T2 T1

La relación establece claramente que ln(p) varía linealmente con 1/T, siendo -∆Hv/R la pendiente de la recta.


OBJETIVOS

• Comprender e interpretar el significado de las variablestermodinámicas involucradas en la ecuación de Clausius-Clapeyron, para aplicarlas en la determinación de la entalpía de vaporización de una sustancia.
• Determinar valores de presión de vapor del agua a distintas temperaturas, para representar y describir la relación que se presenta entre ambas variables. Calcular la entalpía de evaporización del agua a partir de los datos experimentales yobtener la ecuación de Clausius-Clapeyron.




MATERIALES Y REACTIVOS

Materiales
•Placa calefactora
• Vaso de precipitado de 1 L
• Espátula
• Termómetro
• Probeta
•Agitador

Reactivos
•Agua destilada
•Hielo


PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL


Montar el aparato consistente en un vaso de precipitado de un litro lleno con agua destilada, sobre la rejilla de un trípode de mechero.Llenar aproximadamente dos tercios de una probeta de 10 mL con agua destilada, de modo que, una vez que se ha tapado con un dedo o papel parafilm y puesta en posición invertida, quede atrapado en ella un volumen de 4 a 5 mL de aire.
Tapándola con el dedo y en posición invertida sumerja la probeta en el baño de agua, provisto por el vaso de precipitado. Cuide que la probeta no quede tocando elfondo del vaso. Caliente el baño con la placa calefactora hasta 80 °C. Registre la temperatura con termómetro graduado a la décima de grado y mida el volumen que la mezcla gaseosa ocupa en la probeta.
Mediante agitación deje disipar calor al ambiente hasta que la temperatura baje unos 5 °C registrando la temperatura y el volumen. Repita el procedimiento unas cinco veces.Finalmente adicione hielopara disminuir su temperatura a un valor lo mas cercano a 0 °C. A esta temperatura la presión de vapor del sistema es prácticamente nula y por consiguiente queda solo aire en la probeta. Anote la temperatura y el volumen.











Resultados


1) Con el dato de presión atmosférica, que le será proporcionado, y con los de temperatura y volumen obtenidos en d), determine el número demoles de aire (n), utilizando la ecuación de estado del das ideal.
2) Conocido n, calcule la presión parcial del aire a cada una de las otras temperaturas medidas, suponiéndolo como gas ideal.
3) A partir de los datos obtenidos en 3.1) y del correspondiente a la presión atmosférica, determine el valor de la presión de vapor del agua (pagua) a cada temperatura medida. Para el efecto, aplique...