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lab de fisica

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Equilibrio liquido vapor.

Equilibrio liquido vapor.Equipo 4. Andrea Ortega SegundoAndrea Itzel Gonzlez OrejelIngrid Leal AlvarezIvn Alejandro Salinas Zamacona

Introduccin Equilibrio fsico: Sustancia pura.Presin y temperatura constantes.Vapor vs. GasPasar a estado lquido.Punto crtico.Presin de vapor:P y T ctes.Fase condesada en equilibrio.Independiente de la cantidad- Coexistencia de ambas.

Metodologa experimentalLlenar con agua tres cuartas partes de un vaso de berzelius. Con una probeta medir 15 ml de agua, tapar con el dedo para que no se pierda volumen de agua, voltear y sumergir en el vaso de berzelius con agua, asegurndose que cubra toda la probeta.Uitlizando una resistencia, calentar el agua hasta 70C. Con termmetro digital, registrar la temperatura del agua cerca del gas por cada ml de gas que se condense.Con ayuda de hielo y agua, enfriar el sistema hasta 0C y tomar el volumen del gas en el sistema.

Evento T/(C)Vexperimental/ (mL)T(K)Vaire calculado/ (mL)Vvapor calculado/(ml)Y (aire)Y(vapor)Pparcialaire/ (mmHg)Pvapagua/ (mmHg)T-1/(K -1)ln Pvap173.613346.757.085.920.5440.455313.39264.362.88*10-35.5727212.4345.157.055.350.5680.431327.22250.772.89*10-35.5237112344.157.024.980.5850.415337.01240.992.9*10-35.48470.411.6343.557.014.590.6040.396347.96230.042.91*10-35.43569.411.2342.556.994.210.6240.376359.48218.532.92*10-35.38667.910.8341.056.963.840.6440.356371.00207.022.93*10-35.33766.810.4339.956.943.460.6670.333384.25193.772.94*10-35.26865.810338.956.923.080.6920.308398.66181.312.95*10-35.20964.49.6337.556.892.710.7170.282413.06164.982.96*10-35.101062.99.2336.056.862.340.7450.254429.19148.862.97*10-35.0011608.8333.156.8020.7720.227444.74133.333.*10-34.891255.18.4328.256.701.70.7970.202459.15118.953.04*10-34.771351.18324.256.621.380.8270.173476.43101.73.08*10-34.621448.37.6321.456.561.040.8630.137497.1780.983.11*10-34.391519.56.4292.655.970.430.9320.067536.9241.413.41*10-33.721614.16.0287.255.860.140.9760.023562.2716.13.48*10-32.77176.25.8279.355.700.10.9820.017565.7312.693.57*10-32.541805.6274.155.6010.000576.103.64*10-3----Temperatura en kelvin (K)

K = C+273.15 Para el volumen del aire. (ml) A 0C, V experimental =V del aireUsando la Ley de Charles; a P=cte.

V1/T1 = V2/T2 ; V2 (ml) = (V1T2)/T1 Volumen que ocupa el vapor de agua a cada temperatura. (ml)

V vapor calculado = Vexperimental Vaire

Algoritmo de clculo Algoritmo de clculoFraccin mol del aire.

Y aire = Vaire /V experimentalFraccin mol del vapor agua.

Y vapor = 1 - Y aire. Presin parcial del aire (mm Hg) Ptotal =Pman + Patm , Pman=0 , Ptotal=Patm

Paire = Yaire Patm. Presin parcial de vapor de agua.(mm Hg)

Pvap agua = Y vap agua Patm.

Grfica de presin de vapor en funcin de la temperatura

Relacin no lineal.Similar a una exponencial.Conforme incrementa la temperatura, incrementa ms rpido la presin de vapor.

Deduccin de la Ecuacin de Clapeyron

Calcular

Anlisis de resultados.A una temperatura entre 30 C y 70 C encontramos en la parte superior de la probeta vapor de agua y aire, y a una temperatura de 0C, el nico gas que encontramos es el aire, ya que la temperatura es tan baja que la vaporizacin del agua no ocurre. Cmo se puede observar en el grfico 1, conforme la temperatura aumenta, el volumen de vapor aumenta mientras que el del aire disminuye. Tambin, si la temperatura aumenta, la presin de vapor aumenta y viceversa, pero tambin se puede observar que esta presin tiende a aumentar ms rpidamente, similar al comportamiento de una funcin exponencial. Es por esto que a 0C, la presin de vapor es tan baja que no se permite la vaporizacin del agua.Por otro lado podemos observar una relacin lineal en el grfico 2, que compara el ln Pvap con el inverso de la temperatura absoluta y se puede representar con la ecuacin de Clausius- Clapeyron .

Este valor no cae dentro del rango aceptable para hacer los resultados confiables ya que el mximo permitido es 3% por lo que los datos numricos presentan una falta de exactitud. Una razn por la cual se pudo haber presentado este error es por la falta de exactitud por parte del analista al medir la temperatura por cada ml de gas. Por otro lado, sabemos que estas medidas si fueron precisas ya que el ajuste de la regresin lineal en el grfico presentado fue de 0.9751, as que las relaciones que comparan la temperatura, presin de vapor y entalpia de vaporizacin s son confiables y tiles para analizar el comportamiento general del sistema en equilibrio.Hay que mencionar se hizo un ajuste a la presin de vapor calculada, ya que las mediciones se empezaron no del 0 absoluto; teniendo en cuenta que a nuestro volumen experimental total 13 ml lo medimos con una regla y arrojo 5.6cm de H2O se hizo el clculo de cuanto valia cada ml en cm de H2O y dio 1ml es .43 ch de H2O para manejo de datos se paso a mm de Hg y dio que era .32 mm Hg este dato se va a multiplicar por el volumen de vapor de agua obtenido y ese resultado se va a sumar a la presin calculada de vapor de agua.

De particular inters es la pendiente, ya que a partir de su valor se puede calcular el H vap. Para obtener sus unidades se realizo un anlisis dimensional ya que si el ln(P) es una cantidad a dimensional, las unidades de la pendiente serian K que al multiplicar por el inverso de la temperatura nos da una relacin a dimensional.

Podemos observar que la pendiente de la grfica es igual a -Hvap /R que en nuestro caso tuvo un valor de -4176.6 (K) y con esto podemos obtener el Hvap experimental con un valor de 34724.25 (J/mol). Como el Hvap >0 podemos decir que se trata de una reaccin endotrmica lo que significa que el sistema necesita energa para que el cambio de fase ocurra. Esto es consistente con lo observado en los resultados ya que a temperaturas muy bajas (ejemplo 0C) no tenamos vapor en la fase gas del sistema ya que no se haba alcanzado la energa necesaria para que el cambio ocurriera. Para poder determinar si los datos son confiables se obtuvo el porcentaje de error usando cmo valor terico 40.70614 KJ/mol encontrado en la literatura y se obtuvo %E=14.7%.

Conclusin.Se pudo demostrar la relacin que existe entre la presin de vapor y la variacin de la temperatura, la cual es directamente proporcional, debido a la energa cintica de las partculas; modificando as la presin total del sistema. Por otro lado, con la ayuda de la ecuacin de Clausius-Claperyon podemos obtener el Hvap para un sistema en equilibrio fsico entre una fase condensada y gas, al relacionar el ln de la presin de vapor con el inverso de la temperatura y obtener la pendiente. Como obtuvimos un Hvap>0 sabemos que el cambio de fase lquido-gas es un proceso endotrmico que necesita de energa para ocurrir. Referncias.CHANG, Raymond.(Fisicoqumica,(3(edicin,(DF.(Mxico,(Mc(Graw(Hill,(2008Castellan, G. (1987). Fisicoqumica. 2 Edicin, Addison-Wesley Iberoamericana, USA .