Marco Teorico Informe 1

Palabras claves. Presión de vapor, calor latente, sensible, Vaporización, temperatura, energía, Vapor saturado, liquido saturado. Key words. Vapor pressure, latent heat, sensitive, Vaporization, temperature, energy, saturated vapor, saturated liquid. Introducción. La presión de vapor de un líquido, se considera cuando un líquido y su vapor se encuentra en equilibrio, por lo que se determina mediante ensayos matemáticos y se comprueba mediante la practica experimental. Cuyo resultado es obtenido evaluando la entalpia de vaporización mediante la ecuación de Clausius clapeyron teniendo en cuenta sus variables. Este informe nos describe el método por el cual se determinó la presión de vapor del agua, teniendo en cuenta que conforme la temperatura aumentaba en el tubo se formaba vapor de agua, que aumentaba el volumen experimental y por lo tanto la presión de vapor. Se empleo ecuaciones matemáticas (como la de Clausius clapeyron), para expresar la variación de la presión de vapor con la temperatura, así mismo se graficaron los datos obtenidos durante el experimento. Marco teórico. Presión de vapor. La presión de vapor se define como aquella presión a la cual un líquido y su vapor se encuentra en equilibrio a una determinada temperatura, esta propiedad aumenta cuando la temperatura aumenta y viceversa.

Esta propiedad hace presencia no solo en los estados líquidos y gaseosos, sino también en los sólidos, pues el sólido puede realizar el proceso de sublimación pasando directamente a vaporizarse. Cuando la fase liquida comienza el proceso de vaporización las moléculas entran en presión gaseosa cuando se llega al equilibrio entre las dos fases, en este equilibrio las moléculas que han pasado a la fase gaseosa han adquirido energía, lo que les permiten separasen parcialmente de las otras moléculas.

Esta energía es dada al sistema en forma de calor, de esta manera la presión del líquido dependerá únicamente de la naturaleza del líquido y de la energía suministrada en forma de calor. En la naturaleza del líquidos se tiene en cuenta varios factores dentro de los cuales se incluye el tipo de interacción entre las moléculas del líquido, es decir cuando tenemos un líquido volátil su presión de vapor será más alta en comparación con otras sustancias no volátiles (en nuestro caso el agua), a la misma temperatura. La presión de vapor de un líquido se relaciona con la temperatura por medio de la ecuación de Clausius clapeyron. Es una forma de caracterizar el cambio de fase entre un líquido y un sólido. En un diagrama P-T la línea que separa ambos estados se conoce como curva de coexistencia. La relación de Clausius clapeyron da la pendiente de dicha curva, matemáticamente se puede expresar como.

Done ΔH es el calor latente o entalpía del cambio de fase y ΔV es el volumen. Tenemos que tener en cuenta si el gas presente en un sistema si comporta como gas ideal entonces la ecuación de Clapeyron se transforma en:

Es importante saber que la ecuación de Clausius-Clapeyron sólo es aplicable para obtener la presión de vapor de un sólido o un líquido a una cierta temperatura, conocido otro punto de equilibrio entre las fases. Esto es así porque para llegar a esta expresión desde la ec. de Clapeyron se hace la aproximación de despreciar el

volumen molar del sólido o del líquido frente al del gas, que además se supone de comportamiento ideal. Esta ecuación se suele expresar como:

Esta relación termodinámica permite determinar la entalpía de vaporización a una temperatura determinada midiendo simplemente la pendiente de la curva de saturación en un diagrama P-T y el volumen específico del líquido saturado y el vapor saturado a la temperatura dada. En un cambio de fase líquido-vapor, tanto ΔH como ΔV son positivos, por tanto, la pendiente de la línea de equilibrio líquidovapor es positiva. Lo mismo sucede con la línea sólido-vapor. En un cambio de fase sólido-líquido, ΔH es positivo y en general ΔV también, por lo tanto, la pendiente de esta línea también será positiva. Existen sin embargo algunas excepciones como el H2O, Ga o Bi debido a una disminución de volumen que sufren estos componentes al fundirse, en estos casos la pendiente de la línea de equilibrio sólido-líquido será negativa. En el cambio de fase sólido-líquido ΔV es mucho menor que en los cambios de fase sólido-gas o líquido-gas. Por esta razón la pendiente en el primer caso es mucho mayor que en los últimos. Calor latente Es la energía requerida por una cantidad de sustancia para cambiar de fase, de sólido a líquido (calor de fusión) o de líquido a gaseoso (calor de vaporización). Se debe tener en cuenta que esta energía en forma de calor se invierte para el cambio de fase y no para un aumento de la temperatura. Es importante saber que cada materia tiene un calor latente distinto; cada

sustancia tiene sus propios calores latentes de fusión y vaporización. Agua:  

de fusión: 334 kJ/kg (79,7 cal/g) a 0 °C; de vaporización: 2257 kJ/kg (539,4 cal/g) a 100 °C.

El agua tiene un calor de vaporización alto ya que, para romper los puentes de hidrógeno que enlazan las moléculas, es necesario suministrar mucha energía; también tiene un calor de fusión alto. Calor sensible. Es aquel que un cuerpo o sustancia es capaz de absorber o ceder sin que por ello ocurran cambios en su estructura molecular, o sea, en su estado físico. El calor absorbido o cedido depende de la presión que sobre ella se ejerce, tomando como referencia la temperatura de 0o C. A mayor presión, mayor calor sensible y a menor presión, menor calor sensible. Ecuación de Antoine Describe la relación entre la temperatura y la presión de saturación del vapor de sustancias puras. Se deduce de la relación de Clausius-Clapeyron.

Describe una relación puramente lineal entre el logaritmo de la presión y la inversa de la temperatura, no tiene en cuenta la variación del calor latente de evaporación con la temperatura, mientras que la ecuación de Antoine toma esto en cuenta. En el caso en que las variaciones no son elevadas se puede emplear la ecuación de Antoine. Se debe prestar especial atención al hecho de que la ecuación de Antoine no sólo depende de la unidad de medida elegido para representar las constantes A, B y C, sino también de la base del logaritmo: de hecho, dependiendo de la fuente, el logaritmo en la fórmula puede ser un logaritmo decimal (base 10) o un logaritmo natural (en base e). Temperatura de forma explícita. La ecuación de Antoine se puede reorganizar para poder calcular la temperatura como una función de la presión.

La ecuación de Antoine no se puede utilizar para describir con suficiente precisión toda la curva presión de vapor saturado desde el punto triple al punto crítico. Hay también una forma simplificada de la ecuación con C = 0

Ley de Dalton. Establece que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si sólo uno ocupase

todo el volumen de la mezcla, sin variar la temperatura. La ley de Dalton es muy útil cuando deseamos determinar la relación que existe entre las presiones parciales y la presión total de una mezcla. Se puede hacer una definición de la teoría mediante la aplicación de matemáticas, la presión de una mezcla de gases puede expresarse como una suma de presiones mediante.

Representan la presión parcial de cada componente en la mezcla. Las presiones parciales se calculan aplicando la ley de los gases ideales a cada componente. Así la presión parcial (Pc) para un componente consiste en nc moles a la temperatura T en el volumen V, siendo R la constante universal de los gases ideales, la cual está dada por la expresión:

Se puede calcular la presión parcial de cada componente, si se conoce el número de moles de cada uno de los gases que se encuentran en la mezcla encerrada en un volumen determinado y a una temperatura dada. Debido a que las partículas de cada gas componente se conducen de una forma diferente, la presión total que ejerza la mezcla será el resultado de todas las partículas. Características de un gas ideal. Las moléculas son muy pequeñas y la distancia entre las misma es muy grande.

Entre las moléculas, no actúa ninguna fuerza, y en el único caso en que se influyen unas a otras es cuando chocan. Cuando una molécula choca con el poder del continente o con otra molécula, no hay pérdida de energía cinética. Las moléculas se mueven a tal velocidad que chocan con la pared del continente o entre si antes de que la gravedad pueda influir de modo apreciable en su movimiento.