INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA EN LA PRESION DE VAPOR

Cuervo Morales, Jorge Eliécer

Olaya Betancourt, Jesús David

Ávila Taborda, Boris Santiago

Hernández Londoño, Juan Daniel

Resumen

En la práctica se intento evidenciar la relación que existe entre la temperatura de una sustancia (en este caso agua) con su presión de vapor, mediante un proceso en el cual se colocaba una probeta graduada y se sometía a calentamiento, con un termómetro se vio el cambio de temperatura y se observo la variación del volumen de agua y vapor de agua.

Palabras clave

Presión de vapor, temperatura, volumen, energía.

Introducción

La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura la fase líquida y vapor se encuentran en equilibrio ; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenómeno también lo presentan los sólidos; cuando un sólido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado liquido, proceso denominado "sublimación" o el proceso inverso llamado "deposición", también se produce una presión de vapor. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido

Saturado y vapor saturado. Esta propiedad posee una relación inversamente proporcional con las Fuerzas de Atracción Intermoleculares, debido a que cuanto mayor sea la medida de las mismas, mayor deberá ser la cantidad de energía entregada (ya sea en forma de calor u otra manifestación) para vencerlas y producir el cambio de estado.

Multitud de propiedades fisicoquímicas de los materiales o las sustancias varían en función de la temperatura a la que se encuentren, como por ejemplo su estado (gaseoso, líquido, sólido, plasma...), su volumen, la solubilidad, la

Presión de vapor o la conductividad eléctrica. Así mismo es uno de los factores que influyen en la velocidad a la que tienen lugar las reacciones químicas.

La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a las unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin. La temperatura es una propiedad física que ser refiere a las nociones comunes de frío o calor, sin embargo su significado formal en termodinámica es más complejo, a menudo el calor o el frío percibido por las personas tiene más que ver con la sensación térmica , que con la temperatura real. Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por partícula.

Metodología

·      Se lleno la probeta hasta la mitad de su volumen y se introdujo invertida en el vaso de precipitado de un litro que contenía agua, permitiendo que una muestra de 10 mililitros de aire quedara atrapada dentro de la probeta.

·      Añadimos suficiente agua al vaso de precipitado de un litro de tal forma que el nivel en el cubriera completamente a la probeta.

·      Se calentó el sistema hasta que el agua contenida en el vaso de precipitado alcanzo su temperatura de ebullición.

·       Se iniciaron las lecturas de temperatura cada vez que el volumen de agua dentro de la probeta disminuía un mililitro, agitamos el agua del vaso de precipitados frecuentemente para evitar el gradiente térmico, realizamos las lecturas que consideramos necesarias para evaluar la presión de vapor.  

Discusión y resultados.

GRAFICA VAPORIZACION.

La grafica anterior que corresponde al proceso de vaporización al igual que la grafica de condensación. Fue obtenida mediante las siguientes ecuaciones:

                 (1)

(2)

Tabla 1

Que relacionan la temperatura inicial de 17 º C (temperatura ambiente de Bogota D.C), y teniendo en cuenta varias suposiciones la primera de ella supone que el tubo solamente contenía un volumen (V_o) de aire y la cantidad de vapor es despreciable. La presión del aire es la presión atmosférica de Bogota D.C  (P_o) que corresponde teóricamente a 560 mm/Hg que equivale a 0.736 atmósferas.

Las moles contenidas en el tubo inicialmente equivalían, a las moles del aire solamente, representadas de ahora en adelante como moles de aire (na), dichas moles no cambiaron durante la experiencia, Con ello se supuso que el aire se

Comportaba como un gas ideal por ello dichas moles se calcularon por la primera ecuación representada anteriormente estas moles no variaron durante la experiencia, por tanto  la presión atmosférica (P_o) a una temperatura dada (T)[1], es igual a la suma de las presiones parciales de aire (P_a) y vapor de agua (P_v):

 P_o = P_a + P_v

Despejando para llegar a la segunda ecuación, Cuando medimos el volumen (V) de la mezcla de aire y vapor de agua en el tubo invertido se determino la presión  de vapor del agua (P_v), estos datos experimentales hallados están representados por la tabla 1, que se refiere a la vaporización y en la tabla 2 que se refiere a la condensación. Estas dos tablas según la ecuación de Clausius- Clapeiron están representadas gráficamente como:

·      en el eje Y el logaritmo natural de la presión de vapor. lnPv  en atmósferas.

·       en el eje X el inverso de la temperatura 1/T en grados kelvin.

Los resultados fueron  un conjunto de puntos que están situados sobre una recta. La pendiente de la recta nos permitió calcular la entalpia de vaporización.

m = -ΔH/R

Donde (m) correspondió a la pendiente calculada gráficamente           -5595.85ºK para  el proceso de vaporización y -4340.74ºK para el proceso de condensación, por tanto las energías de entalpías son diferentes ya que para la vaporización ΔH = 11118,95 cal/ mol º K y para el proceso de condensación ΔH = -8625.07 por tanto se concibe un error en los datos experimentales, ya que según la teoría la energía requerida para el proceso de vaporización de una sustancia debe ser igual a la energía requerida para su condensación diferenciándose en su signo. ΔH_vap= -ΔH_cond.

GRAFICA CONDENSACIÓN  

                                 Tabla 2