El líquido

Objetivo:

Determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua a diferentes presiones. Comprobar la ecuación de Clausius Clapeyron mediante el cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararla con la temperatura experimental respectiva

Consideraciones teóricas

El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible lo que significa que su volumen es, bastante aproximado, en un rango grande de presión. Es el único estado con un volumen definido, pero no forma fija. Un líquido está formado por pequeñas partículas vibrantes de la materia, como los átomos y las moléculas, unidas por enlaces intermoleculares. El agua es, con mucho, el líquido más común en la Tierra y el más abundante. Como un gas, un líquido es capaz de fluir y tomar la forma de un recipiente. A diferencia de un gas, un líquido no se dispersa para llenar cada espacio de un contenedor, y mantiene una densidad bastante constante. Una característica distintiva del estado líquido es la tensión superficial, dando lugar a fenómenos humectantes

Los líquidos se caracterizan porque las fuerzas internas en un líquido no dependen de la deformación total, aunque usual sí dependen de la velocidad de deformación, esto es lo que diferencia a los sólidos deformables de los líquidos. Los fluidos reales se caracterizan por poseer una resistencia a fluir llamada viscosidad (que también está presente en los sólidos visco elásticos). Eso significa que en la práctica para mantener la velocidad en un líquido es necesario aplicar una fuerza o presión, y si dicha fuerza cesa el movimiento del fluido cesa eventualmente tras un tiempo finito.

La viscosidad de un líquido crece al aumentar su masa molar y disminuye al crecer la temperatura. La viscosidad también está relacionada con la complejidad de las moléculas que constituyen el líquido: es baja en los gases inertes licuados y alta en los aceites pesados. Es una propiedad característica de todo fluido (líquidos o gases).

La viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión. Cuando un líquido o un gas fluyen se supone la existencia de una capa estacionaria, de líquido o gas, adherida sobre la superficie del material a través del cual se presenta el flujo. La segunda capa roza con la adherida superficialmente y ésta segunda con una tercera y así sucesivamente. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujo, o sea, el responsable de la viscosidad.

La viscosidad se mide “poise” siendo un poise la viscosidad de un líquido en el que para deslizar una capa de un centímetro cuadrado de área a la velocidad de 1 cm/s respecto a otra estacionaria situado a 1 cm de distancia fuese necesaria la fuerza de una dina.

La viscosidad suele decrecer en los líquidos al aumentar la temperatura, aunque algunos pocos líquidos presentan un aumento de viscosidad cuando se calientan. Para los gases la viscosidad aumenta al aumentar la temperatura

Presión de vapor

Presión de un vapor en equilibrio con su forma líquida, la llamada presión de vapor, sólo depende de la temperatura; su valor a una temperatura dada es una propiedad característica de todos los líquidos.

También lo son el punto de ebullición, el punto de solidificación y el calor de vaporización (esencialmente, el calor necesario para transformar en vapor una determinada cantidad de líquido).

En ciertas condiciones, un líquido puede calentarse por encima de su punto de ebullición; los líquidos en ese estado se denominan “super calentados”. También es posible enfriar un líquido por debajo de su punto de congelación y entonces se denomina líquido “super enfriado”.

Calor de vaporización.

El calor molar de vaporización es una medida de la intensidad de las fuerzas intermoleculares que se ejercen en un líquido. Esta propiedad define como la energía (por lo general, en kilojoules, necesaria para evaporar un mol de un líquido. El calor molar de vaporización está relacionado directamente con la magnitud de la fecha está relacionado directamente con la magnitud que las fuerzas intermoleculares que hay en el líquido. Si la atracción intermolecular es fuerte, se necesita mucha energía para liberar a las moléculas de la fase líquida. Por consecuencia, el líquido tiene una presión de vapor relativamente baja y un elevado calor molar de vaporización.

La relación cuantitativa entre la presión de vapor P de un líquido y la temperatura absoluta T está dada por la ecuación de Clausius Clapeyron.

La ecuación de Clausius Clapeyron se utiliza para calcular la presión de vapor de un líquido a temperaturas distintas. Si se conocen los valores de calor molar de vaporización y Presión de un líquido a una temperatura dada, es posible calcular la presión de vapor del líquido a otra temperatura. A temperaturas inicias y final las presiones de vapor son Presión inicial y final.

Para pasar de la fase líquida a la fase de vapor se necesita una absorción de energía por parte de las moléculas líquidas, ya que la energía total de estas es menor que la de las moléculas gaseosas. En el caso contrario, en la condensación, se produce un desprendimiento energético en forma de calor

Materiales

Matraz de fondo plano de 500ml

Termómetro

Manómetro en “u” con mercurio

Tapón de hule bihoradado

Tubo de vidrio con conexiones de hule

Mechero, anillo y tela de alambre con asbesto

Pinza universal

Datos

Pt=Patm+ ∆P

∆p= ∆h=h2-h1

Procedimiento

Primera Parte

En el matraz balón coloque aproximadamente 250ml de agua y los cuerpos de ebullición

Monte el equipo tal como se indica en la figura 1, al inicial el experimento el tibo de hile no deberá estar conectado al momento. Estando desconectado el manómetro ( pero en una posición tal que cuando sea necesario se pueda conectar rápidamente ), caliente hasta ebullición. Anote la temperatura correspondiente

Por un tiempo no mayor de

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