Presión de vapor y entalpía de vaporización del agua
jesus07121970Práctica o problema14 de Mayo de 2013
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EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR
PRESIÓN DE VAPOR Y ENTALPÍA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA
PROBLEMA
Determinar la entalpía de vaporización del agua.
OBJETIVOS:
1.- Determinar la presión de vapor del agua a distintas temperaturas.
2.-Determinar la relación volumen-temperatura según la Ley de Charles.
3.- Calcular la entalpía de vaporización del agua usando datos experimentales.
DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS
1. Datos experimentales. (Tabla 1)
2. Algoritmo de cálculo.
a. Determinar el volumen que ocupa el aire a cada una de las temperaturas de trabajo, aplicando la ley de Charles. Datos registrados en la tabla 1.
Evento 1.
V_2=(V_1/T_1 ) T_2=((3.6 mL)/(273.85 K))353.15=4.64 mL
T1=273.15 +0.7°C=273.85 K
b. Determinar, por diferencia entre el volumen experimental y volumen del aire calculado en el inciso (a), el volumen que ocupa el vapor de agua dentro de la probeta, a cada una de las temperaturas registradas. Datos registrados en la tabla 1.
Evento 1.
Vvapor = Vgas – Vaire
Vvapor = 4.64 mL – 3.6mL = 1.04 mL
c. Calcular la presión parcial del aire y la presión de vapor del agua, a partir de los valores de fracción mol de los componentes y de la presión total del sistema. Datos registrados en la tabla 1.
Evento 1.
Pparcial aire=V_aire/V_exp x 586 mmHg=(3.6 mL)/(4.64 mL) ×586 mmHg=454.413 mmHg
Pvapor agua=Patm+Pparcial aire=586 mmH-454.413 mmHg= 131.587 mmHg
d. Calcular el logaritmo natural de la presión de vapor y el inverso de la temperatura absoluta. Datos registrados en la tabla 1.
Evento 1.
ln〖P_vap=ln131.587 〗= 4.880
1/T= 1/353.15=2.832 ×〖10〗^(-3)
TABLA 1. Datos experimentales y calculados para la determinación de la presión de vapor del agua en la Ciudad de México.
Tinicial aire 0.7 ºC Vinicial aire 3.6 mL Presión atmosférica _586 mmHg
Evento T
(°C) Vexperimental
(mL) T
(K) Vaire
calculado
(mL) Vvapor
calculado
(mL) Pparcialaire (mmHg) Pvapagua
(mmHg) 1/T
(K -1) ln Pvap
1 80 7.6 353.15 4.642 1.042 454.413 131.587 2.832E-03 4.880
2 77.2 7.4 350.35 4.606 1.006 458.045 127.955 2.854E-03 4.852
3 73.8 7 346.95 4.561 0.961 462.534 123.466 2.882E-03 4.816
4 69.6 6.8 342.75 4.506 0.906 468.202 117.798 2.918E-03 4.769
5 61.6 6.6 334.75 4.401 0.801 479.391 106.609 2.987E-03 4.669
6 54.1 6.4 327.25 4.302 0.702 490.378 95.622 3.056E-03 4.560
7 52.9 6.2 326.05 4.286 0.686 492.182 93.818 3.067E-03 4.541
8 51.1 6 324.25 4.263 0.663 494.915 91.085 3.084E-03 4.512
9 47.7 5.8 320.85 4.218 0.618 500.159 85.841 3.117E-03 4.452
10 44 5.6 317.15 4.169 0.569 505.994 80.006 3.153E-03 4.382
11 41 5.4 314.15 4.130 0.530 510.826 75.174 3.183E-03 4.320
Gráficas.
Gráfica 1. Gráfica de presión de vapor (mm Hg) en función de la temperatura absoluta.
Gráfica 2. Gráfica de ln presión de vapor (mm Hg) en función del inverso de la temperatura absoluta
Gráfica 3. Gráfica de volumen experimental y volumen de aire (mL) en función de la temperatura
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Al inicia el experimento encontramos que en la parte superior de la probeta se encuentra confinado una muestra de aire, que es una mezcla de gases en proporciones variables (nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (0-7%),
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