EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR

Objetivo General

Comprender e interpretar 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.

Objetivos Particulares

a. Determinar valores de presión de vapor del agua a distintas temperaturas, para representar y describir la relación que se presenta entre ambas variables.

b. Calcular la entalpía de vaporización del agua a partir de los datos experimentales y obtener los parámetros de la ecuación de Clausius-Clapeyron.

Problema

Determinar la entalpía de vaporización del agua.

Cuestionario Previo

Describir a qué se refieren los equilibrios físicos y qué características termodinámicas los definen.

El equilibrio se refiere a aquel estado de un sistema en el cual no se produce ningún cambio neto adicional. Cuando A y B reaccionan para formar C y D a la misma velocidad en que C y D reaccionan para formar A y B, el sistema se encuentra en equilibrio.

El equilibrio físico se da entre dos fases de la misma sustancia, debido a que los cambios que ocurren son procesos físicos. El equilibrio físico es el estudio teórico de las condiciones de la coexistencia de fases de una misma sustancia y las características termodinámicas que a estos los definen son presión y temperatura.

Indicar cuál es la diferencia entre un gas y un vapor.

Gas: se definirá a un gas como el estado de agregación de la materia en que esta no tiene una forma determinada a causa de la libre movilidad de sus moléculas sino que llena completamente cualquier espacio en que se sitúe (es decir llena totalmente el volumen del recipiente que lo contiene). Teóricamente cualquier sustancia puede transformase en un gas a una temperatura suficientemente alta (de todas maneras algunas sustancia pueden descomponerse ante de llegar al estado gaseoso).

Si a un gas se lo comprime isotérmicamente, este nunca llega a pasar al estado líquido (aún a presiones altas), que es lo que lo diferencia de un vapor. (Hay que tener en cuenta que cualquier compresión de un gas va acompañado por un aumento de su energía interna, es decir aumenta la temperatura, por lo que si la compresión se la realiza a temperatura constante, permanentemente se debe extraer calor del sistema).

Vapor: un vapor, si bien tiene el mismo estado de agregación del gas, se diferencia de este que al ser comprimirlo isotérmicamente, al llegar a una presión determinada (que se denominará presión de saturación, Ps y que depende de la sustancia y de la temperatura a la cual se realiza la compresión) comienza a licuar, pasando al estado líquido.

Esto es así para un vapor si la temperatura a la cual se realiza la compresión es superior a la del punto triple de la sustancia, si la temperatura es inferior a esta, en vez de licuar pasa al estado sólido.

Explicar qué es la presión de vapor, en qué unidades se expresa y cuáles son los factores que la afectan.

La presión de vapor es la presión de un sistema cuando el sólido o líquido se hallan en equilibrio con su vapor, las unidades que se utilizan son atmosferas para la presión y kelvin para la temperatura. Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. La presión de vapor depende de la

...