Prácticas química

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

Facultad de Química

Laboratorio de Equilibrio y Cinética

“Práctica 1.
Equilibrio Líquido-Vapor
Presion de Vapor y Entapía de vapor del agua.”

Equipo: 3

Alumnos: Gómez Coronel Jonathan
Guzmán González Gabriel
Olguín Soto Ernesto

Grupo: 7

Maestra: Gregoria Flores Ramírez

Fecha de entrega: 21/08/2012

Objetivo:
Comprender eninterpretar 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.

Problema:
Determinar la entalpía de vaporización del agua.

Introducción:
Ecuación de Clausius-Clapeyron:
En termoquímica, la Ecuación de Clausius-Clapeyron es una manera de caracterizar unatransición de fase de primer orden que tiene lugar en un sistema monocomponente. En un diagrama P-T (presión-temperatura), la línea que separa ambos estados se conoce como curva de coexistencia. La relación de Clausius-Clapeyron determina la pendiente de dicha curva. Matemáticamente se puede expresar como:

Donde es la pendiente de dicha curva, es el calor latente o entalpía del cambio de fase yes el volumen.

Derivación:
Supongamos dos fases, y, en contacto y en equilibrio ambas. Los potenciales químicos se relacionan según. A lo largo de la curva de coexistencia, tenemos que. Usando la relación de Gibbs-Duhem donde “s” y “v” son, respectivamente, la entropía y el volumen por partícula, obtenemos:

Reordenamos la expresión y obtenemos

De la relación entre el cambio de calor yentropía en un proceso reversible, tenemos que la cantidad de calor añadido en la reacción es

...y combinando las dos últimas ecuaciones obtenemos la relación estándar.

Aplicación:
Esta ecuación puede ser usada para predecir dónde se va a dar una transición de fase. Por ejemplo, la relación de Clausius-Clapeyron se usa frecuentemente para explicar el patinaje sobre hielo: el patinador (deunos 70 kg), con la presión de sus cuchillas, aumenta puntualmente la presión sobre el hielo, lo cual lleva a éste a fundirse. ¿Funciona dicha explicación? Si T=−2 °C, se puede emplear la ecuación de Clausius-Clapeyron para hallar la presión necesaria para fundir el hielo a dicha temperatura. Asumiendo que la variación de la temperatura es pequeña, y que por tanto podemos considerar constante tantoel calor latente de fusión como los volúmenes específicos, podemos usar:

Y sustituyendo en
L = 3,34·105 J/kg,
T=271,13 K,
= -9,05·10-5 m3/kg,
Y
= 2 K,
Obtenemos
= 27,2 MPa = 277,36 kgf/cm2
Esta presión es la equivalente a la de un peso de 150 kg (luchador de sumo) situado sobre unos patines de área total de contacto con el hielo de 0,54 cm2. Evidentemente, éste no es el mecanismopor el cual se funde el hielo bajo las cuchillas de los patines (es un efecto de calentamiento por fricción).

Material, equipo y reactivos empleados:
* Agua y hielo
* 1 Vaso Berzelius de 1L
* 1 Resistencia Eléctrica
* 1 Probeta graduada de 50 mL
* 1 Termómetro digital
* 1 Agitador de vidrio

Toxicidad de los reactivos empleados
El agua no tiene toxicidad alguna, loque podría resultar dañino para el ser humano sería la concentración de las sales minerales en ella o sus niveles de pureza, así como la contaminación, y la cantidad mortal para un individuo son 30litros de agua en un solo día.

Se introduce con mucho cuidado la proveta boca abajo dentro del vaso lleno de agua procurando dejar una burbuja de aire dentro lo cual será nuestro sistema de estudio deesta practica y se comieza el experimento.

Una vez con el material necesario se procede a armar el sistema.
Llenamos el vaso Berzelius con agua al igual que la probeta grauduada (esta no se llena por completode agua).

Procedimiento experimental

Se rtegristran los datos en un tabla y se procede n con los cálculos para poder determinar indirectamente la entalpía del de vaporización...