Plantilla Informes1 5v4q39

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL TERMODINAMICA Y FLUIDOS 2012-1

PRESION DE VAPOR Alejandra Barona Sánchez – Código: 20082015020 [email protected]

Santiago Santos Sánchez – Código: 20102015031 [email protected]

Diego Felipe Hernández Garzón 20102015037 [email protected]

DuvierEsgardo Sierra Calderón – Código: 20102015110 [email protected]

RESUMEN En la práctica se hizo un montaje experimental para determinar la presión de vapor de dos líquidos problema el etanol y el butil cellosolve, midiendo el nivel de agua alcanzado por un manómetro al momento de añadir los líquidos dentro del montaje experimental, se compararon los valores obtenidos con los valores teóricos en modo de discutir dichas diferencias.

Palabras clave: Presión, equilibrio térmico, temperatura. ABSTRACT In practice it was an experimental setup to determine the vapor pressure of two fluids problem ethanol and butyl cellosolve, measuring the water level reached by a manometer at the time of adding the liquid within the experimental setup, the values obtained were compared with the theoretical values mode discuss these differences.

Keywords: Pressure, thermal equilibrium, temperature.

INTRODUCCIÓN La presión de vapor es la presión de la fase gaseosa sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinámico; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. El factor más importante que determina el valor de la presión de saturación es la propia naturaleza del líquido, encontrándose que en general entre líquidos de naturaleza similar, la presión de vapor a una temperatura dada es tanto menor cuanto mayor es el peso molecular del líquido. La presión de vapor es de vital importancia en el ámbito industrial, pues esta propiedad está presente en numerosos procesos a nivel práctico, es preciso saber calcular el valor experimental de la presión que ejerce una sustancia sobre la misma hallándose en un estado de evaporación a una temperatura concreta.

Se debe saber que un liquido o solido puede liberar partículas al medio así este no haya alcanzado su temperatura de ebullición, puesto que siempre hay partículas que presentan una alta energía cinética, particularmente aquellas que están presentes en o con el medio (en la superficie), estas partículas logran romper los enlaces moleculares para por fin terminar evaporándose, como se ha liberado energía desde la sustancia esta tiene relativamente menos energía que el medio, por lo cual debe equilibrarse, cuando esto sucede empieza de nuevo el ciclo de evaporación. Experimentalmente se determino la presión de vapor del etanol y del butil cellosolve a una temperatura concreta y se compararon los valores obtenidos con valores teóricos, con el fin de analizar las posibles razones de las variaciones entre los datos. La presión de vapor de un líquido puede calcularse utilizando la ecuación de Antoine modificada. Muchos

de los parámetros utilizados por la ecuación de Antoine se encuentran en las librerías de propiedades de componentes puros .

Pinza mohor o similar (manguera): La pinza de mohr es un material de laboratorio que sirve para cerrar el paso en un tubo flexible de látex o goma.

Los valores teóricos se calcularon atravez de la ecuación de Antoine : lnp=A-BI(T+C) con p en Bar , T en Co y A,B,C como contantes atribuidas a cada liquido para el calculo de su presión de vapor.

MATERIALES Y METODOS Agua Etanol: Manómetro simple (tubo en U): El compuesto químico etanol, conocido como alcohol etílico, es un alcohol que se presenta en condiciones normales de presión y temperatura como un líquido incoloro e inflamable con un punto de ebullición de 78 °C. Su fórmula molecular es CH3-CH2-OH,su presión de vapor es 59 mm Hg a 20 oC, los valores de las contantes A,B,C para el cálculo de la presión de vapor utilizando la ecuación de Antoine son A=5.33675, B=1648.220 , C=230.918. Butil cellosolve:

Pipeta:

Líquido incoloro de olor característico, disolvente para resinas alkidálicas, fenólicas, grasas, aceites, albúmina, limpieza en seco, solvente de resinas maléicas, epóxicas y nitrocelulosa, como solvente retardador para lacas y adelgazadores .Su formula molecular es C4 H9 OC H2 CH2 OH, su presión de vapor es 0,7502 mm de Hg a 20°C, Balón fondo plano 250 ml con tapa corcho para conexión a tubo en U:

Vaso de precipitados 500 ml:

Estufa:

1mm Hg = 1,3595 cm H2O X = 2 cm H2O = 1,4711 mm Hg valor experimental

Para el butil cellosolve a 73 oC, presión: 0,6 cm de agua Procedimiento: Hacer el montaje de la figura 1, colocar agua dentro del manómetro e igualar los niveles; colocar el balón dentro de un baño de agua a la temperatura que se desea hacer la determinación, igualar los niveles nuevamente abriendo la pinza de mohor. Añadir al balón mediante la pipeta entre 5 y 8 ml del líquido problema en nuestro primer caso el etanol. Leer el desnivel producido, el cual será la presión de vapor del líquido medida en cm o mm de agua. Expresarlo en mmHg. (Si no hay desnivel, se debe desconectar el balón, lavar, secar y empezar nuevamente). Repetir el procedimiento para el butil cellosolve y tomar los datos pertinentes.

1mm Hg = 1,3595 cm H2O X = 0,6 cm H2O = 0,4413 mm Hg valor experimental Presiones calculadas teóricamente atravez de la ecuación de antoine: Para el etanol lnp=A-BI(T+C) A=5,33675, B=1648,220 , C=230,918 lnp=5,33675-(1648,220/(75+230,918)) lnp=-0.051 P=0.8891 bar P=666,9 mm Hg

.figura 1

MUESTRA DE CÁLCULO Determinacion de la presión de vapor Para el etanol a 75 oC, presión: 2 cm de agua

Cabe añadir que este resultado fue inspeccionado en diferentes fuentes bibliográficas las cuales tenían valores diferentes para las constantes y para sus unidades, las cuales arrojaron el mismo resultado. Para el butil cellosolve no se encontraron valores para las contantes A,B,C, por lo tanto no hay un valor teórico a la temperatura tomada en el experimento con la cual comprar los resultados.

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN A simple vista se puede observar que lo valores teóricos y los valores prácticos son demasiado diferentes, esto nos lleva a formular las posibles razones del porque

esto sucede ,entre los muchos factores que pudieron afectar al experimento se señalan los siguientes: La temperatura que tenían el etanol y el butil cellosolve al momento en que se añadió y se tomo la lectura del manómetro no fue tomada de manera inmediata, por lo que ya hay una variable que está afectando el resultado real de la ecuación de antoine, entre otras cosas que en el laboratorio no se mencionaba que se debían tomar las temperaturas de dichos líquidos para poder calcular su valor teórico. Puede que el equipo de laboratorio estuviera mal instalado, de forma que los datos obtenidos no fueran los correctos para los experimentos efectuados, por ejemplo en las uniones con la manguera podrían haber escapes por donde pudieron haber salido los gases del etanol y del butil cellosolve lo cual afectaría la altura que el manómetro registro. Los valores que se calculan teóricamente no son exactos aun teniendo los valores de las constantes y la temperatura exacta, esto se puede evidenciar calculando la presión de vapor a 20 oC del etanol, el cual teóricamente ya está estipulado en 59 mm Hg según citas bibliográficas, pero en cambio con la ecuación de antoine arroja 33,38 mm Hg, evidenciando que la ecuación de antoine tiene una gran incertidumbre, por lo cual el valor teórico de 666,9 mm de Hg a 75 oC tampoco es un valor certero al valor real que debe tener, de todos modos haciendo una correlación se puede intuir que el valor real está por encima del valor teórico calculado con la ecuación. Una forma en la que los errores se podrían minimizar es calibrando el experimento de forma tal que los datos obtenidos sean los más posiblemente acertados, por ejemplo haciendo que todas las uniones entre el quipo de laboratorio estén herméticas y sin fugas, mirando que no hallan desperfectos en los materiales, efectuando los pasos del experimento manera sistemática y precisa, etc. Siendo todas estas medidas para que se minimice el error en la toma de datos. El objetivo principal era comparar los datos obtenidos en el laboratorio con otros datos de control, pero el principal problema es que dichos datos de control existen, pero no son precisos, por lo cual no se puede llevar una visualización exacta de los valores verdaderos de la presión de vapor para los dos líquidos.

CONCLUSIONES  Tanto los valores teóricos, como los prácticos, que fueron recopilados para la presión de vapor del etanol y del butil cellosolve a sus respectivas temperaturas, tienen errores por lo cual no hay un punto de referencia exacto, para saber el valor real de las presiones de vapor pertinentes al experimento.  Por la naturaleza del laboratorio los datos recopilados en el son muy sensibles a las características propias del experimento, es decir a todas las variaciones que pueda tener el experimento, respecto a la forma idónea de llevarlo acabo, por lo cual hay que llevar el experimento con la máxima exactitud posible. RECOMENDACIONES (Opcional) Si se tiene que tomar un valor teórico de la presión de vapor para los líquidos, en unas determinadas temperaturas, se debió citar que este se debía hallar por medio de una ecuación, si se debía hallar con la ecuación de antoine, en el procedimiento se debería añadir que hay que tomar la temperatura a la cual se encuentran los liquidos problema. BIBLIOGRAFÍA

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http://webserver.dmt.upm.es/~isidoro/bk3/Appendices/ Propiedades%20termicas%20de%20la%20materia.pdf 27/05/2012

2.

http://200.13.98.241/~rene/separacion/manuales/psdsi mp.pdf 27/05/2012

3.

http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n_de_vapor 27/05/2012

4.

http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/12etanol.pdf 27/05/2012

5.

http://www.quimicompuestos.com.mx/pdfs/GLICOETERE S/BUTIL%20CELLOSOLVE.pdf 27/05/2012

ACTIVIDADES ADICIONALES 1. La presión de vapor de la solución disminuye frente a la presión de vapor de la sustancia pura, esto se puede explicar debido a que hay menor material del solvente en la superficie de la solución por lo que habrá menos material que se evapore, otra de las razones es que dentro del la solución se empiezan a observar fuerzas atractivas entre el soluto y el solvente lo que dificulta su paso a vapor. 2. Las propiedades coligativas, son las propiedades que una disolución presenta, en relación a la cantidad del soluto que hay en la solución frente a la cantidad de solvente. 3. La presión de vapor solo se ve afectada directamente a la temperatura a la cual se esté sometiendo la sustancia, esto se debe a que a mayor temperatura mas energía se esta suministrando a el material, por lo cual habran mas moléculas que podrán ‘safarse’ de la sustancia, causando a su vez mas presión debido a la capa de gas. 4.