ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRAL PRÁCTICA 3 PRESIÓN DE VAPOR DEL AGUA CALOR DE VAPORIZACIÓN

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1 ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRAL PRÁCTICA 3 PRESIÓN DE VAPOR DEL AGUA CALOR DE VAPORIZACIÓN Carlos Cueto Mondéjar Nour Chakor Moktassid Carlos Colmenar Manzanero GRUPO: A-204 GRUPO DE LABORATORIO: X 15:00 S-1

2 OBJETIVO Realizamos esta práctica con la intención, por un lado, de comprobar que la ecuación de Clausius-Clapeyron se cumple experimentalmente y, por otro, de obtener el calor molar de vaporización. Por ello vamos a definir previamente una serie de conceptos relacionados con la práctica. INTRODUCCIÓN TEÓRICA Ecuación de Clausius-Clapeyron La ecuación de Clausius describe la relación entre la presión de vapor y la temperatura: Donde es el calor de vaporización, P V es el calor de vaporización, R es la constante de los gases. El calor de vaporización (λ) Para pasar de la fase líquida a la fase de vapor del agua es necesaria 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. El calor absorbido por cada mol de un líquido para pasar a vapor sin variar su temperatura. Presión de vapor Es la presión a la que a cada temperatura las fases líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. 2

3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL MATERIAL EMPLEADO 1 Calefactor con agitador magnético. 1 Vaso de precipitados de 600 ml y otro de de 400 ml. 1 Matraz de 3 bocas de 100 ml. 1 Termómetro. 1 Manómetro. 2 Tubos de caucho rígido. 1 Bomba de vacío. 1 Pie con forma de A y dos varillas de acero inoxidable. 2 Nueces con sus soportes. Un tubo de vidrio recto, y otro en ángulo recto con llave de paso simple. Agua destilada y agua corriente.. MONTAJE Montaremos el equipo descrito a continuación como se ve en la figura adjunta: En la base con forma de A, introducir las dos varillas de acero inoxidable, situando la más larga en la ranura del centro y la otra en la esquina de la A. Enganchar los soportes para las nueces en las varillas y a continuación colocar las nueces de forma correcta. Enganchar el manómetro en la nuez de la varilla del centro (a unos 40 cm por encima del matraz). 3

4 Conectar el manómetro con el matraz redondo por medio de un tubo de caucho rígido, que va unido al tubo de vidrio recto e introducir éste en la boca derecha del matraz. La boca central del matraz redondo se comunica con la bomba de vacío por medio de la llave de paso de un solo sentido en ángulo recto y un tubo de caucho rígido. En la tercera boca se introduce el termómetro. Llenar el vaso de 600 ml con agua (corriente) para crear un baño termostático para el matraz redondo. Llenar el matraz de 3 vías algo más de la mitad con agua destilada. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Antes de comenzar la experiencia debemos tener en cuenta una serie de cuestiones: Es necesario asegurarse de que los tubos de vidrio se encuentre lo mas alejados posibles de la superficie del agua contenida en el matraz, y de que el termómetro se encuentre sumergido en el agua y que su escala sea visible. Ahora comenzaremos la experiencia: Encendemos el calentador y el agitador magnético, regulando mediante las ruletas de los controles el motor entre rpm y el calentador al 100%. Una vez el agua haya alcanzado los 25ºC, abriremos la llave de paso y pondremos en funcionamiento la bomba para hacer el vacío en el matraz. Una vez conseguido esto cerraremos la llave de paso y apagaremos la bomba. Ahora reduciremos el calentador al 50%, y cuando el termómetro marque 30ºC anotaremos la presión que indique el manómetro, P l, repitiendo esta operación en intervalos de 5ºC hasta llegar a 65ºC. Por último apagaremos el calentador y desplazaremos con cuidado el matraz hacia arriba para sacarlo del baño térmico. Finalmente anotaremos la presión atmosférica (P 0 ) y la temperatura ambiente del laboratorio. Hay que tener en cuenta que la presión del laboratorio debe ser corregida mediante tablas debido a la diferencia de temperatura del laboratorio respecto de los 0ºC y a la diferencia de altitud y latitud. 4

5 RESULTADOS La realización del procedimiento anterior nos lleva a la siguiente tabla de datos, teniendo en cuenta que en laboratorio corregida es P atm = 94475,579 Pa: t(ºc) T(K) P M ( 10 5 Pa) 1/T (K -1 ) ln (Pv) Pv ,850 3, , , ,790 3, , , ,720 3, , , ,645 3, , , ,565 3, , , ,490 3, , , ,400 2, , , 579 Ahora, sabiendo que podemos escribir la ecuación de Clausius-Clapeyron como: Donde: Podemos ajustar por mínimos cuadrados los datos obtenidos. 5

6 AJUSTE POR MÍNIMOS CUADRADOS La recta resultante del ajuste es: Ln P V Por lo que podemos deducir que: 1/T ERROR También mediante los métodos de mínimos cuadrados podemos calcular el error del resultado obtenido: RESULTADO FINAL Podemos expresar, por tanto, el resultado final como: 6