Guia Del Laboratorio Nº03-Presion de Vapor

Embed Size (px)

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

ING. JOSE PACHAS

Mecnica Elctrica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

Facultad de Ingeniera MECANICA

INFORME N6 -PRESION DE VAPOR

Curso :FISICA II

Profesor : ING. JOS PACHAS

Alumna : Cdigo:

Villajuan Montes Cristiam20051103F

Rojas Golac Karin Isabel20042659E

UNI - 2006 - I I

1. PROLOGO:

La presin de vapor o ms comnmente presin de saturacin es la presin a la que a cada temperatura las fases lquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de lquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situacin de equilibrio, las fases reciben la denominacin de lquido saturado y vapor saturado.

Imaginemos una ampolla de cristal en la que se ha realizado el vaco y que se mantiene a una temperatura constante; si introducimos una cierta cantidad de lquido en su interior ste se evaporar rpidamente al principio hasta que se alcance el equilibrio entre ambas fases.

Inicialmente slo se produce la evaporacin ya que no hay vapor; sin embargo a medida que la cantidad de vapor aumenta y por tanto la presin en el interior de la ampolla, se va incrementando tambin la velocidad de condensacin, hasta que transcurrido un cierto tiempo ambas velocidades se igualan. Llegados a este punto se habr alcanzado la presin mxima posible en la ampolla (presin de vapor o de saturacin) que no podr superarse salvo que se incremente la temperatura.

El equilibrio se alcanzar ms rpidamente cuanta mayor sea la superficie de contacto entre el lquido y el vapor, pues as se favorece la evaporacin del lquido; del mismo modo que un charco de agua extenso pero de poca profundidad se seca ms rpido que uno ms pequeo pero de mayor profundidad que contenga igual cantidad de agua. Sin embargo, el equilibrio se alcanza en ambos casos para igual presin.

El factor ms importante que determina el valor de la presin de saturacin es la propia naturaleza del lquido, encontrndose que en general entre lquidos de naturaleza similar, la presin de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del lquido.

2. INDICE:

PRESION DE VAPOR1. Prologo. 2

2.ndice... 3

3. Objetivos 4

4. Esquema grafico instrumental.45 Fundamento terico

5.1.Presion de Vapor...56 .Hoja de datos ... 117 Clculos grafico y resultados ...128.Conclusiones y recomendaciones...13

8. Bibliografa. 149. Apndice3. OBJETIVOS: Determinar l la presin de vapor saturado del agua cuando se hace variar la temperatura.

Interpretar los resultados obtenidos de la experiencia que brinda las grficas y los clculos a realizar.

Reforzar los conocimientos respecto al estudio de la termodinmica, en especial lo que respecta al captulo de gases hmedos.

4.ESQUEMA DEL TRABAJO

Para la siguiente experiencia de laboratorio se utilizaron los siguientes materiales:

Una base de leybold grande.

Una varilla de acero.

Dos pinzas.

Mechero bunsen.

Un matraz con un tapn bihoradado.

Un tubo en forma de u invertido.

Un termmetro.

Un tubo de ensayo.

180 gramos de mercurio.

MERCURIO

Equipo para la determinacin

de la presin de vapor saturado

del agua.

5.1FUNDAMENTO TEORICOMecanismo de la vaporizacin:

Si se calienta un lquido se incrementa la energa cintica media de sus molculas. Las molculas cuya energa cintica es ms elevada y que estn cerca de la superficie del lquido escaparn y darn lugar a la fase de vapor.

Si el lquido est contenido en un recipiente cerrado, algunas molculas del vapor seguirn el camino inverso chocando con la superficie del lquido e incorporndose a la fase lquida.

Se establece un equilibrio dinmico cuando el nmero de molculas que se escapan del lquido sea igual (en valor medio) al nmero de molculas que se incorporan al mismo. Decimos entonces, que tenemos vapor saturado a la temperatura T, y la presin parcial que ejercen las molculas de vapor a esta temperatura se denomina presin de vapor Pv.

La presin de vapor de una sustancia depende solamente de la temperatura y no del volumen; esto es, un recipiente que contiene lquido y vapor en equilibrio a una temperatura fija, la presin es independiente de las cantidades relativas de lquido y de vapor presentes.

La temperatura de ebullicin es aquella a la cual la presin de vapor es igual a la presin exterior. La presin de vapor del agua es igual a 1 atmsfera a la temperatura de 100C

Si consideramos que la funcin de distribucin de Boltzmann se aplica al mecanismo de la evaporacin

Donde nv y nl son el nmero de moles en la unidad de volumen en el vapor y en el lquido, respectivamente a la temperatura absoluta T, y Li es el valor medio por mol de sustancia de la diferencia entre la energa potencial de las molculas en su fase de vapor y en su fase lquida.

Esta ecuacin nos dice que nv y por tanto la presin de vapor Pv, se incrementan rpidamente con la temperatura absoluta T.

Derivando esta ecuacin respecto de T, suponiendo que nl es independiente de T.

Si el vapor se comporta como un gas ideal Pv=nvRT o bien, ln nv=ln Pv-ln(RT)

Derivando esta expresin respecto de T

Esta es una de las formas de la famosa ecuacin de Clausius-Clapeyron que proporciona la pendiente de la curva (en color rojo), en el diagrama P-T, de coexistencia de las fases lquida y de vapor en equilibrio.

Presin de vapor de agua a una temperatura T

El clculo de la presin de vapor a una temperatura T no difiere del clculo a 0C, solamente hay que tener en cuenta:

Si el lquido asciende por el tubo a un nivel h>0 el agua contenida en dicho tubo por encima del origen est a la temperatura ambiente Ta=20C y su densidad es por tanto a=998.20 kg/m3.

Si el lquido que asciende por el tubo est por debajo del origen h0

1.-La masa de agua no cambia al ascender el agua por el tubo de vidrio.

0S(L-H0)= S(L-H)+ sH+ as h para h>00S(L-H0)= S(L-H)+ sH+ s h para h0Pa+Pv=Patm+ gH+ gh para h