LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Y DE TRANSPORTE

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SEDE BOGOTÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL

LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Y DE TRANSPORTE (2015721)

      NOMBRE                                   CÓDIGO

Juliana Carrizosa                                245196

Sebastián Hernández                                245228

Anamaria Moreno                                 25492363

INFORME PRÁCTICA C1: PRESIÓN DE VAPOR

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo General: Determinar la presión de vapor de dos sustancias puras a diferentes temperaturas, en este caso para el agua y el 1-Butanol.

1.2 Objetivos específicos:

• Observar el comportamiento líquido/vapor de las sustancias elegidas.
• Comprobar la validez de la ecuación de Clausius-Clapeyron en la descripción del comportamiento líquido/vapor de las sustancias.
• Determinar el calor de vaporización de las sustancias.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

 La presión de vapor es una propiedad fundamental necesaria para varias aplicaciones, entre las cuales se encuentran la estimación de volatilidad de una sustancia, las condiciones óptimas de transporte y las medidas de seguridad necesarias al tratar con esta.

La presión de vapor es aquella presión presente en un sistema en el cual está un líquido puro en equilibrio dinámico, es decir, las moléculas de líquido que se evaporan lo hacen a la misma velocidad que las moléculas de vapor que se condensan. Su valor es independiente de la cantidad de masa presente, pues es una propiedad intensiva. Varía proporcionalmente con la temperatura, hasta cierto valor crítico donde ambas fases (L - V) se comportan como un fluido homogéneo de una fase.

Si en un sistema, la presión sobre el líquido se mantiene constante y se comienza a calentar, la presión de vapor se eleva también hasta igualar la presión externa. En este punto comienza la evaporación de la sustancia mediante la formación de burbujas en el seno del líquido. La presión de vapor depende entonces de la temperatura y de la presión externa del sistema también.

La ecuación de Clausius Clapeyron es usada para modelar el comportamiento de esta propiedad:

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Si   y asumiendo la condición de gas ideal:[pic 3]

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Reemplazando en [1]:

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Si el ΔH de vaporización de la sustancia se asume independiente de la temperatura, la ecuación, luego de separar variables e integrar, es:

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Reglas de las fases

A partir de la regla de las fases de J. Willard Gibbs, es posible determinar el número de variables independientes que se deben fijar para conocer el estado intensivo del fluido, esto es cuando se establece la temperatura, la presión y la composición de todas las fases fijas.

Regla de las fases: F= 2 - ∏ + N

Donde π es el número de fases, N es el número de especies químicas y F representa los grados de libertad del sistema.

Esta regla, para la cual es necesario que las fases en cuestión estén en equilibrio, indica la cantidad de variables que necesariamente deben ser especificadas para fijar las demás variables de la esta.

El número de grados de libertad mínimo para cualquier sistema es cero, lo que quiere decir que el sistema es invariante.

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3.1. Equipos y reactivos

• Agua
• 1-Butanol

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Figura 1. Equipo para determinar la presión de vapor

3.2. Diagrama de Flujo

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4. MUESTRA DE CÁLCULOS

La ilustración de los cálculos descritos a continuación, se realizaran para los datos obtenidos con el agua.

4.1. Corrección de presión

El manómetro utilizado tenía una diferencia de 2 milímetros de mercurio a uno de sus lados, por este motivo, se debe realizar una corrección que se ilustra a continuación:

h (cmHg) – 0,2 (cmHg)= h real (cmHg)

17,5 cmHg – 0,2 cmHg = 17,3 cmHg

4.2. Cálculo presión absoluta

Para calcular la Pabs se utiliza la siguiente expresión:

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4.3. Conversión a bar

Se realiza la conversión a bar de cada una de las presiones así:

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4.4. Cálculo de la Presión de Vapor Teórica

Se realiza mediante la siguiente ecuación, reportada en el libro de propiedades de líquidos y gases de Prausnitz (revisar bibliografía):

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4.5. Cálculo de error relativo porcentual

Para determinar el valor del error relativo, se hace uso de la siguiente fórmula:

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4.6. Cálculo Entalpía de Vaporización

La variación de la presión de vapor con la temperatura se expresa matemáticamente con la ecuación de Clausius-Clapeyron.  Esta ecuación integrada se expresa como:

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Esta es la ecuación de una línea recta al graficar ln P vs 1/T, con pendiente negativa igual a   e intercepto C.[pic 25]

Teniendo en cuenta lo anterior, [pic 26]

4.7. Cálculo de error relativo porcentual

Con esta fórmula se determina el porcentaje de error relativo porcentual respecto al obtenido en la literatura:

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