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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUMICA E ING. QUMICA

E.A.P CIENCIAS BIOLGICAS

DEPARTAMENTO ACADMICO DE FISICOQUIMICALABORATORIO DE FISICOQUIMICA

TTULO DE LA PRCTICA: PRESION DE VAPOR

PROFESOR:

ALUMNOS: CDIGOS:

Acha Araujo, Eduardo

15100019 Armas Amat, Jhordy 14100047 Basurto Cayotopa, Melissa

14100049

Fecha e !ea"#$aa "a %!&c'#ca: 5 de noiem!re de "015 Fecha e e('!e)a e" #(*+!,e: 1" de noiem!re de "015

#ima $ %er&

-/0 1 II

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RESUMEN

El o!jetio de esta pr'ctica es determinar la presi(n de apor de los l)*uidos purosmediante el m+todo est'tico, usando temperaturas cercanas al punto de e!ullici(n delaua -a partir de ese punto o!seramos la ariaci(n de la presi(n de apor con la ca)da

de temperatura. y con estos resultados calcular el calor molar de apori/aci(n delaua

En el m+todo est'tico se hace uso de un isoteniscopio, *ue consiste en un !ul!o unidoa un corto tu!o en orma de 2 3e ierte el l)*uido en el !ul!o y otra porci(n en el tu!oen orma de 2 Cuando se hiere el l)*uido a presi(n reducida, todo el aire es arrastradouera del !ul!o Entonces se coloca el isoteniscopio en un termostato A unatemperatura determinada se ajusta la presi(n eterior de una manera *ue am!asramas del tu!o *ueden a la misma altura Consiuiendo esto, se mide la presi(neterna, *ue es iual a la presi(n de apor en el isoteniscopio, con un man(metro demercurio

#as condiciones de tra!ajo

%resi(n 756mmh

emperatura "18C

umedad 96:

Introduccin

%ara poder entender muchos en(menos *ue suceden en la ida diaria hay *ue conocerlo *ue es la %resi(n de ;apor %ara simpli

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cerrado, lleno parcialmente de un l)*uido Este l)*uido como toda sustancia est'constituido por mol+culas *ue est'n en constante moimiento al a/ar en todasdirecciones Este moimiento err'tico, hace *ue se produ/can cho*ues entre ellas, deestos cho*ues las mol+culas intercam!ian ener)a, tal y como hacen las !olas de !illaral chocar? alunas aceleran, mientras otras se renan En este constante cho*ue e

intercam!io de ener)a, alunas mol+culas pueden alcan/ar tal elocidad, *ue si est'ncerca de la super

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Es una delas propiedades m's importante y &til de los l)*uidos, de alunoss(lidos y de las disoluciones li*uidas a las condiciones *ue predominan ennuestro entorno ecol(ico #a propiedad en estudio es una aria!le importanteen el dise@o y operaci(n de procesos industriales u)micos, )sicos y !iol(icoscomo consecuencia de la eistencia de interace en las *ue participe un apor

/./ P!e2#3( e 4a%+! 2a'5!a+.Es la m'ima presi(n *ue ejerce el apor de un l)*uidos producido a undeterminada temperatura? esta!leci+ndose un e*uili!rio din'mico entre laeaporaci(n y la condensaci(nEstos alores de la presi(n se encuentran ta!ulados para los dierentes, l)*uidosy distintas temperaturas #a presi(n del apor solamente depende de latemperatura y la naturale/a del l)*uido

" ermodin'mica#a termodin'mica es la pare de la )sica *ue estudia los mecanismos detransormaci(n o transerencia a toda porci(n o cantidad de materia de

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a ;apori/aci(n en el ac)o,! ;apori/aci(n en una atmosera aseosac Eaporaci(nd E!ullici(n" ;ariaci(n de la presi(n de apor con la temperatura #a presi(n de apor

de un l)*uidos es una unci(n creciente de la temperatura esta relaci(n sedetermina mediante la ecuaci(n de Clausius Clapeynon *ue es

nterando se tiene

Al plotear#n % s 1, seo!tiene unal)nea rectacuya

pendiente es -F;G., y a partir de +sta se halla F

%ara alunos l)*uidos, interando entre los l)mites aproimados y asumiendo

F constante en el rano de temperatura de la eperiencia, de la siuienteecuaci(n o!tenemos la ecuaci(n anterior

",> lo %1%" HF -" $1. G " I 1

#a presi(n de apor tam!i+n se puede epresar como una unci(n de latemperatura mediante la ecuaci(n

#n% H A B C" K>LL

#os coe

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Parte experimental

/.9 Ma'e!#a"e2

E*uipo para determinar presi(n de apor por el m+todo est'tico-Matra/ con tap(n !ihoradado, term(metro, man(metro, llaes, cocinilla.

-.9Reac'#4+2

Aua destilada

7..9De'a""e2 E%e!#,e('a"e2:

a. Geise y eri de su olumen total, manteniendo la

llae a!ierta al am!iente #a presi(n dentro del matra/, ser' iual a la atmos+rica,por lo tanto el niel de mercurio en las dos ramas del tu!o en 2, ser' iual

c. Calentamos el aua hasta e!ullici(n, la temperatura no de!e eceder de 1008C

d. Getiramos inmediatamente la cocinilla para eitar so!recalentamiento yparalelamente inierta la posici(n de la llae, de orma *ue el man(metro *uede

%' i n a 6 = ">

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conectado con el !al(n, el niel de mercurio en am!as ramas de!e ser iual, de locontrario, espere a *ue se niele

e. A partir de 978 anotamos las temperaturas y las presiones manom+tricas, hastallear a N08C, tomando las lecturas en interalos de 18C Ke!ido al enriamiento enel matra/, el apor empie/a a condensarse, y crea un liero ac)o dentro de +l, por

lo tanto la columna conectada al !al(n su!e en tanto *ue la a!ierta al am!iente!aja. erminado el eperimento, cerramos la llae *ue conecta el man(metro con el !al(n

y la dejamos a!ierta al am!iente la salida del !al(n, de esta orma eitamos *ue elmercurio pueda pasar al !al(n

Tabulacin

AB#A EOGCA KE# AP2AT (C) T (K) 1/T (K-1)x10-3 Pv LgPv Ln Pv99 372,15 2,687 733,2 2,865 6.59798 371,15 2,6943 707,3 2,849 6.56197 370,15 2,7016 682,1 2,833 6.52596 369,15 2,7089 657,6 2,817 6.48795 368,15 2,7163 633,9 2,802 6.45194 367,15 2,7234 610,9 2,785 6.41493 366,15 2,7311 588,6 2,769 6.37792 365,15 2,7386 567,0 2,753 6.34091 364,15 2,7461 546,1 2,737 6.30290 363,15 2,7537 525,8 2,720 6.26489 362,15 2,7613 506,1 2,704 6.22688 361,15 2,7689 487,1 2,687 6.18887 360,15 2,7766 468,7 2,670 6.14986 359,15 2,7843 450,9 2,654 6.111

85 358,15 2,7921 433,6 2,637 6.07284 357,15 2,7999 416,8 2,619 6.032

%' i n a 7 = ">

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83 356,15 2,8078 400,6 2,602 5.99282 355,15 2,8157 384,9 2,585 5.95281 354,15 2,8236 369,7 2,567 5.91280 353,15 2,8316 355,1 2,550 5.872

C& "c5" +2:

LOG v.s !T "TEORICO#

Resumen e m!e"! # es$%m&'%!nes e &*me$!

Variable dependiente: y

Ecuacin

Resumen del modelo Estimaciones de parmetro

R cuadrado F df1 df !i"# Constante b1

$ineal 1%&&& '*&%*+, 1 1+ %&&& +%'1* -1'.%..

$a /ariable independiente es 0#

%' i n a N = ">

AB#A EI%EGMEQA# KE# AP2AT (C) T (K) 1/T (K-1)x10-3 Pv LgPv Ln Pv99 372,15 2,687 727 2,861 6,58898 371,15 2,6943 709 2,850 6,56397 370,15 2,7016 692 2,84 6,53996 369,15 2,7089 671 2,826 6,50895 368,15 2,7163 647 2,810 6,47294 367,15 2,7234 624 2,795 6,43693 366,15 2,7311 607 2,783 6,40892 365,15 2,7386 585 2,767 6,371

91 364,15 2,7461 565 2,752 6,33690 363,15 2,7537 546 2,737 6,30289 362,15 2,7613 528 2,722 6,26988 361,15 2,7689 509 2,706 6,23287 360,15 2,7766 493 2,692 6,20086 359,15 2,7843 475 2,676 6,16385 358,15 2,7921 461 2,663 6,13384 357,15 2,7999 444 2,647 6,09583 356,15 2,8078 422 2,625 6,04582 355,15 2,8157 414 2,617 6,025

81 354,15 2,8236 396 2,597 5,98180 353,15 2,8316 380 2,579 5,940

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$% -2176,665+ 8,714

ln P=HR

1

T y 2 m0 3 b

Al hallar la pendiente mediante la r'

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10/23

As), o!tenemos el alor te(rico de H =4325,033

LOG v.s !T "E&'ERIMENT(L#


Variable dependiente: y

Ecuacin



$ineal % &+%.&. 1 1+ %&&& +%1*. -1.*%+


$%-1964,598+ 8,146

%' i n a 10 = ">

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11/23

ln P=HR

1

T y 2 m0 3 b


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Y=-&1%'&14 3 &%&.'

ln P=HR

1

T y 2 m0 3 b

Al hallar la pendiente mediante la r'@/

eniendo en cuenta *ue en la ecuaci(n ln P=HR R

1

T m H H

R

Kespejamos H ; 9,R, donde G H 1,9N7 calmol

As), o!tenemos el alor te(rico de H =9960,236

%' i n a 1" = ">

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Ln v.s !T "E&'ERIMENT(L#


Variable dependiente: 5

Ecuacin



$ineal % ,1*%&. 1 1+ %&&& 1+%'*. -*1%.+


$%-4519,698+ 18,746

%' i n a 1> = ">

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14/23

ln P=HR

1

T y 2 m0 3 b


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6e a * H=2,3x1.987x log(633,9610,9 )x (368,15x367,15)H= 1*%+*'

6e * a , H=2,3x1.987x log(610,9588,6 )x (367,15x366,15)H= 1%.'

6e , a H=2,3x1.987x log(588,6567,0 )x (366,15x365,15)H= 11%+1

6e a 1 H=2,3x1.987x log

(

567,0

546,1

)x (365,15x364,15)H= *%.&

6e 1 a & H=2,3x1.987x log(546,1525,8 )x (364,15x363,15)H= .'%''

6e & a + H=2,3x1.987x log(525,8506,1 )x (363,15x362,15)H= ,,%1'

6e + a ++ H=2,3x1.987x log(506,1487,1 )x(362,15x 361,15)H= *&%...

6e ++ a +' H=2,3x1.987x log(487,1468,7 )x (361,15x360,15)H= ,%'

6e +' a +. H=2,3x1.987x log

(

468,7

450,9

)x (360,15x359,15)H= ++%1,'

6e +. a + H=2,3x1.987x log(450,9433,6 )x (359,15x358,15 )H= 1&&,%*

6e + a +* H=2,3x1.987x log(433,6416,8 )x (358,15x357,15)H= 1&&&+%,1

%' i n a 15 = ">

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6e +* a +, H=2,3x1.987x log(416,8400,6 )x (357,15x356,15)H= 1&&,.%+1+

6e +, a + H=2,3x1.987x log(400,6

384,9 )x (356,15x355,15)H= 1&&+%,

6e + a +1 H=2,3x1.987x log(384,9369,7 )x(355,15x 354,15)H= 1&&&1%+,

6e +1 a +& H=2,3x1.987x log(369,7355,1 )x(354,15x 353,15)H= %,&

7romediando% obtenemos H= %,&1 cal

!n "& $&"& (+PRTL)

6e a + H=2,3 x1.987 x log (727709 )x(372,15 x 371,15)H= .+',%&,1

6e + a ' H=2,3x1.987x log(709692 )x (371,15x370,15)H= ..1'%+1

6e ' a . H=2,3 x1.987 x log (692671 )x(370,15 x369,15) H= +,'%,

6e . a H=2,3x1.987x log(671647 )x(369,15x 368,15)H= +*%*

6e a * H=2,3x1.987x log

(

647

624

)x (368,15x 367,15)H= '1&%*&

%' i n a 16 = ">

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17/23

6e * a , H=2,3x1.987x log(624607 )x (367,15x 366,15)H= ',.%+

6e , a H=2,3x1.987x log(607

585 )x(366,15x 365,15)H= '.%,

6e a 1 H=2,3x1.987x log(585565 )x (365,15x364,15)H= 1+&%.

6e 1 a & H=2,3 x1.987 x log (565546)x(364,15 x 363,15)H= +'+%1'+

6e & a + H=2,3 x1.987 x log (546528 )x(363,15 x 362,15)H= +'&%,1&

6e + a ++ H=2,3x1.987x log(528509 )x (362,15x361,15)H= 1,%*+,

6e ++ a +' H=2,3x1.987x log(509

493 )x (361,15x 360,15)H= +*%1+1

6e +' a +. H=2,3x1.987x log(493475 )x (360,15x 359,15)H= *+%'*

6e +. a + H=2,3 x1.987 x log (475461 )x (359,15 x358,15 )H= '.,'%'*

6e + a +* H=2,3x1.987x log(461444 )x (358,15x357,15)H= ,%&

6e +* a +, H=2,3x1.987x log(444422 )x (357,15x356,15)H= 1+%++

6e +, a + H=2,3x1.987x log(422

414 )x (356,15x355,15)H= *+&*%+'1

%' i n a 17 = ">

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18/23

6e + a +1 H=2,3x1.987x log(414396 )x (355,15x354,15)H= 11&.%+&'

6e +1 a +& H=2,3x1.987x log(396380 )x(354,15x 353,15)H= 1&,'%'1

7romediando% obtenemos H= ++&%1&,. cal

PORCENTAJE DE ERROR:

E =9952,32018890,1036

9952,3201 X100=10,673

Ejemplos de c'lculos

El (soro !lanco tiene un punto de usi(n de 44" 8C y la presi(n de apor del(soro !lanco l)*uido es la siuiente

/. /. /

T C 766 1"N0 197

Calcular

a.!. #a temperatura de e!ullici(n del (soro l)*uidoc. #a presi(n de apor a la temperatura de usi(nd. 3uponiendo *ue el (soro !lanco aseoso, l)*uido y s(lido se encuentre en

e*uili!rio a la temperatura de usi(n, calcular la presi(n de apor a "5 8C

3oluci(n del pro!lema

%' i n a 1N = ">

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19/23

a. Al anali/ar la ecuaci(n

3e o!sera *ue la diisi(n del lado derecho corresponde a un alorconstante, en interalos pe*ue@os de temperatura #a orma eneral deesta ecuaci(n se parece al de una recta con pendiente !, iual

a , en donde la aria!le independiente es y la aria!le

dependiente es el Es decir, es la ecuaci(n de la recta

%or lo tanto se construye la ta!la

. -.7-0

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21/23

Conclusiones)

En lo eperimentado se compro!( el uso eectio de la ecuaci(n de ClausiusClaperyon *ue relaciona el calor de apori/aci(n y la presi(n de apor de unasustancia

El m+todo est'tico es &til para relacionar la ca)da de la presi(n de apor amedida *ue ar)a la temperatura

En un sistema homo+neo, como el del aua destilada, la presi(n de apor ser'determinada con acilidad, ya *ue todo el sistema tiene la misma composici(n

Ke todas las r'

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22/23

/.9A(a"#ce "a !e"ac#3( 5e e#2'e> %a!a "5#+2> e('!e e" ca"+! ,+"a! e4a%+!#$ac#3( 25 (a'5!a"e$a.

3e determin( *ue, para la mayor)a de l)*uidos, la relaci(n entre la entalp)a molar de

apori/aci(n y la temperatura normal de e!ullici(n

H

vap

T e . era aproimadamente

92k

mol

3e sa!e *ue (H vap

T e =Svap) Es decir, esta relaci(n es una medida del aumento

del desorden al tomar 1 mol de part)culas empa*uetadas en el estado l)*uido ysepararlas en el estado aseoso Alunos l)*uidos, como el aua, presentan relaciones

eleadas (H

vapT e

) por*ue son sustancias con part)culas uertemente asociadas en el

estado l)*uido -pej mediante enlace de hidr(eno., es decir, con un estado l)*uidoanormalmente ordenado

-.9A(a"#ce e" e*ec'+ e "a %!e2#3( e'e!(a 2+6!e e" %5('+ e e65""#c#3( e 5(a252'a(c#a.

El punto de e!ullici(n es la temperatura a la cual la presi(n de apor de un l)*uido esiuala la presi(n atmos+rica Como el punto de e!ullici(n depende de la presi(natmos+rica, este ariar' al modi

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7.9E%"#5e e'a""aa,e('e +'!+ ,'++ %a!a e'e!,#(a! "a %!e2#3( e 4a%+!e "+2 "5#+2.

3e coloca un tu!o de idrio de 10 cm>!oca a!ajoen un recipiente lleno de aua, tal como semuestra en la
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/vappre.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/phase2.html#c1https://rodas5.us.es/file/96934121-71ed-4ee8-23d9-47cd5960c452/1/tema10_word_SCORM.zip/page_14.htmhttps://rodas5.us.es/file/96934121-71ed-4ee8-23d9-47cd5960c452/1/tema10_word_SCORM.zip/page_14.htmhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/phase2.html#c1https://rodas5.us.es/file/96934121-71ed-4ee8-23d9-47cd5960c452/1/tema10_word_SCORM.zip/page_14.htmhttps://rodas5.us.es/file/96934121-71ed-4ee8-23d9-47cd5960c452/1/tema10_word_SCORM.zip/page_14.htmhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/kinetic/vappre.html

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