INDICE .................................................. .................................. ...................................................... ..................................... 3 MARCO TEORICO................................. ................................................. .................................. .................................................................. ................................................. 6 OBJETIVO................................ ................................................... ................................... .................................... .................. ................. 6 PROCEDIMIENTO.................................. .................................................. .................................. .................................. ........................................ ....................... 7 CUESTIONARIO .................................
MARCO TEORICO Factores de que depende la Presión de vapor • •
La naturaleza del líquido La te!eratura
Influencia de la naturaleza del líquido El "alor de la !re#i$n de "a!or #aturado de un líquido% da una idea &lara de #u "olatilidad% lo# líquido# '# "ol'tile# ( )ter % *a#olina% a&etona et&+, tienen una !re#i$n de "a!or #aturado '# alta% !or lo que e#te ti!o de líquido#% &on-inado# en un re&i!iente &errado% antendr'n a la i#a te!eratura% un !re#i$n a.or que otro# eno# "ol'tile#+ E#o e/!li&a !or qu)% a te!eratura a0iente en "erano% &uando de#ta!ao# un re&i!iente &on *a#olina% notao# que 1a. una !re#i$n &on#idera0le en el interior% ientra# que% #i el líquido e#% !or e2e!lo3 a*ua% &u.a !re#i$n de "a!or #aturado e# '# 0a2a% a!ena# lo notao# &uando #e de#ta!a el re&i!iente+ Si un #oluto e# no "ol'til la !re#i$n de "a!or de #u di#olu&i$n e# enor que la del di#ol"ente !uro+ A#í que la rela&i$n entre la !re#i$n de "a!or . !re#i$n de "a!or del di#ol"ente de!ende de la &on&entra&i$n del #oluto en la di#olu&i$n+ E#ta rela&i$n e#t' dada !or la le. de Raoult% (un &ientí-i&o -ran&)#% 4ran&oi# Raoult ,% que e#ta0le&e que la !re#i$n !ar&ial de un di#ol"ente #o0re una di#olu&i$n e#t' dada !or la !re#i$n de "a!or del di#ol"ente !uro% ulti!li&ada !or la -ra&&i$n olar del di#ol"ente en la di#olu&i$n+ El &'l&ulo de la !re#i$n #e realiza ediante la -$rula que #e ue#tra a la dere&1a+
Influencia de la temperatura La !re#i$n de "a!or en lo# líquido# &re&e r'!idaente al auentar la te!eratura3 a#í% &uando la !re#i$n de "a!or e# i*ual a 5 at$#-era% el líquido #e en&uentra en #u !unto de e0ulli&i$n .a que el "a!or% al "en&er la !re#i$n e/terior% #e !uede -orar en toda la a#a del líquido . no #$lo en #u #u!er-i&ie+ La rela&i$n entre la te!eratura . la !re#i$n de "a!or #aturado de la# #u#tan&ia#% no e# una línea re&ta% en otra# !ala0ra#% #i #e du!li&a la te!eratura% no ne&e#ariaente #e du!li&ar' la !re#i$n% !ero #i #e &u!lir' #ie!re% que% !ara &ada "alor de te!eratura% 1a0r' un "alor -i2o de !re#i$n de "a!or #aturado !ara &ada líquido+ La e/!li&a&i$n de e#te -en$eno #e 0a#a en el auento de ener*ía de la# ol)&ula# al &alentar#e+ Cuando un líquido #e &alienta% e#tao# #uini#tr'ndole ener*ía+ 3
E#ta ener*ía #e tradu&e en auento de "elo&idad de la# ol)&ula# que lo &o!onen% lo que a #u "ez #i*ni-i&a% que lo# &1oque# entre ella# #er'n '# -re&uente# . "iolento#+ E# -'&il dar#e &uenta enton&e#% que la &antidad de ol)&ula# que al&anzar'n #u-i&iente "elo&idad !ara !a#ar al e#tado *a#eo#o #er' u&1o a.or% . !or tanto a.or ta0i)n la !re#i$n+
Expresiones para relacionarla con la temperatura La re*la de -a#e# e#ta0le&e que la !re#i$n del "a!or de un líquido !uro e# -un&i$n 6ni&a de la te!eratura de #atura&i$n+ Pue# la !re#i$n de "a!or en la a.oría de lo# &a#o# #e !uede e/!re#ar &oo+ P"!7 - (t, La !re#i$n de "a!or de un líquido #e rela&iona &on la te!eratura !or edio de la E&ua&i$n de Clau#iu#8Cla!e.ron% #in e0ar*o e/i#ten u&1a# e&ua&ione# que e#tudian e#ta !ro!iedad de lo# -luido#% !ero de toda# anera# e#ta# e&ua&ione# !ueden re-erir#e a la e&ua&i$n de Cla!e.ron9 Ln:P;
B
E#to# )todo# anteriore# #on )todo# tra0a2ado# &on e&ua&ione# redu&ida# !ara lo# &uale# era ne&e#ario &ono&er t&% !&% t0+ !ero e/i#ten u&1í#io# )todo# di-erente# tanto &on e&ua&ione# redu&ida# &oo &on e&ua&ione# #eirredu&ida# . #in redu&ir+ Uso de la presión de vapor La# !lanta# !rodu&tora# de !etroquíi&o# . re-inería#% requieren de u&1o# #er"i&io# &oo9 "a!or de a*ua (en-riaiento% #er"i&io% !ro&e#o,% aire de in#truento#% ener*ía el)&tri&a3 !ara ello e#ta# !lanta# ne&e#itan *rande# #i#tea# de tran#-ora&i$n de ener*ía% . rede# de di#tri0u&i$n de "ario# il$etro#% en la# &uale# #e in&urre en !)rdida# de ener*ía+ Para lo que e# ne&e#ario u#ar e/!re#ione# ate'ti&a# !ara &al&ular di&1a# !erdida# . lle"ar a &a0o e#tudio# #o0re la re&u!era&i$n de la in"er#i$n . la renta0ilidad de a&&ione# de a1orro de ener*ía+ En la *enera&i$n del "a!or la# !lanta# que lo *eneran% e#t'n -orada# !or do# o tre# ni"ele# de !re#i$n% lo# &uale# #on di#tri0uido# #e*6n #u u#o o #e*6n la a*nitud de la !re#i$n del "a!or% de e#ta -ora9 !ara lo# 0loque# de *enera&i$n el)&tri&a% tur0ina# !ara a&&ionar 0o0a# . &o!re#ore# de !lanta# de !ro&e#o# #e u#a el "a!or de a.or !re#i$n3 !ara tur0o*eneradore# el)&tri&o# . *rande# tur0o&o!re#ore#% #e u#a !or lo *eneral e/tra&&ione# de "a!or edia3 la# tur0ina# de enor &a!a&idad noralente de#&ar*an a la red de 0a2a !re#i$n+ El &ontrol de la !re#i$n . la te!eratura en la# rede# de di#tri0u&i$n de "a!or e# #uaente i!ortante% .a que e/&e#o# de e#ta# !re#ione# !ueden &au#ar un de#*a#te '# a&elerado de la tu0ería . a!arte de e#to #e !ueden *enerar u&1a# !)rdida# de ener*ía% lo &ual no e# &on"eniente !ara un !ro&e#o en el &ual #e e#t' tratando de a!ro"e&1ar la ener*ía al '/io+ Para &ontrolar e#to# e/&e#o# o #i!leente "ariante# de la# !re#ione# . te!eratura# ade&uada# #e tienen &ontrole# de lo# *eneradore# de "a!or lo# &uale# antienen e#to# -a&tore# en lo# "alore# a2u#tado#% e#ta re*ula&i$n ta0i)n #e lle"a a &a0o durante todo el !ro&e#o .a que en la# rede# de edia . 0a2a !re#i$n% ta0i)n #e &uenta &on re*uladore# de !re#i$n . te!eratura en tur0ina# . otro# a!arato# que inter"ienen en e#te+ Para antener el &ontrol en lo# #i#tea# de di#tri0u&i$n de "a!or% e# ne&e#ario lle"ar una 0uena adini#tra&i$n . una &on#tante re"i#i$n de toda la red% a #u "ez ediante lo# dato# re&ole&tado# durante la# re"i#ione# !eri$di&a# e# ne&e#ario e#tar &al&ulando la# !)rdida# de ener*ía .a que e#ta# a-e&ten dire&taente la e-i&ien&ia del !ro&e#o% !or 6ltio% e# ne&e#ario deterinar lo# !unto# de a2u#te ade&uado# !ara la red+ Ta0i)n e# ne&e#ario analizar la !o#i0ilidad de o!erar la red a la enor !re#i$n !o#i0le !ara lo &ual #ería ne&e#ario &on#ultar a lo# -a0ri&ante# de la# tur0ina# . deterinar #i la tu0ería !odría tran#!ortar lo# "ol6ene# ne&e#ario#+
5
OBJETIVO: Deterinar e/!erientalente la te!eratura de e0ulli&i$n del a*ua a di-erente# !re#ione#+ Co!ro0ar la e&ua&i$n de Clau#iu#8Cla!e.ron ediante el &'l&ulo de la te!eratura &orre#!ondiente a la# di-erente# !re#ione# de "a!or . &o!ararla &on la te!eratura e/!eriental re#!e&ti"a+ MATERIA ! Matraz "alón de fondo plano de #$$ cm % ! Termómetro ! Manómetro de &U& con mercurio ! Tapón de 'ule "i'oradado ! Tuvo de vidrio con conexiones de 'ule ! Mec'ero( anillo ) tela de alam"re con as"esto *uerpos de e"ullición
PROCEDIMIENTO: Priera !arte+ 5+8 En el atraz 0al$n &oloque a!ro/iadaente ;@? &F de a*ua . lo# &uer!o# de e0ulli&i$n+ ;+8 Monte el equi!o tal &oo #e indi&a en la -i*ura 5% al ini&iar el e/!eriento el tu0o de 1ule no de0er' e#tar &one&tado al an$etro+ E#tando de#&one&tado el an$etro (!ero en una !o#i&i$n tal que &uando #ea ne&e#ario #e !ueda &one&tar r'!idaente,% &aliente 1a#ta e0ulli&i$n+ Anote la te!eratura &orre#!ondiente+ +8 Por un tie!o no a.or a 5? #e*undo#% de2e de &alentar . &one&te r'!idaente la an*uera de 1ule al an$etro% e inediataente ini&ie el &alentaiento 1a#ta una te!eratura de GH C+ De2e de &alentar 1a#ta e#ta0ilizar la te!eratura+ Anote la "aria&i$n de ni"ele# de er&urio en el an$etro (P, . la te!eratura &orre#!ondiente !ara e#te in&reento de !re#i$n+ No de2e en-riar u&1o tie!o+ +8 Caliente nue"aente 1a#ta G C !orque !uede de#&one&tar#e la an*uera del an$etro o del atraz !or el auento de !re#i$n+ De2e en-riar . &uando no 1a.a "aria&i$n en el ni"el de er&urio (P7?,% de#&one&te la an*uera de 1ule del an$etro+
6
CUESTIONARIO: 5+ E/!erientalente &uando la !re#i$n de o!o#i&i$n -ue de @@ =*% (!re#i$n ato#-)ri&a del D+4+, la te!eratura de e0ulli&i$n -ue de9 R+,-.* ;+ A !artir del dato anterior . de la e&ua&i$n de Clau#iu#8Cla!e.ron% &al&ule a la# di-erente# !re#ione# (PT, la te!eratura &orre#!ondiente a &ada !re#i$n . &o!'rela &on la o0tenida e/!erientalente+ Co!lete la #i*uiente ta0la+ C'l&ulo#9 h1
h2 T exp ° C
,- 5*
T exp ° K
mm/0
mm
/0
1'+ h2 2 h1
H@ ° K
5 =*
,65*
HG ° K
5=*
5=*
,35*
K5 ° K
; =*
!$$5*
K ° K
;+@ =*
+1P
5; ; =*
T calc ° C
T calc ° K
mm/0 4 1P @K =*
GH
HG+5
=*
@G =*
GH+5H
HG+5G
5 =*
5? =*
@G@ =*
G+K
K5+K
5 =*
55+@ =*
@GH =*
5??+@
K+@
=*
E&ua&i$n de Clau#iu#8Cla!e.ron9
P2
− Δ hv
ln p 7 1
R
1 1 − ( T 2 T 1 ,
DATOS9 cal R 7 5+GK ° K mol p1 7
PT +#3#
patm 7 @@ =* (&on#tante, 7
P2
7 patm > 1 cal
− Δ hv 7 8 GK?? mol De#!e2e !ara en&ontrar la te!eratura ; 1 t 2 7
ln
P2
p1 1 − t 1 − Δhv R
Te!eratura ; a G; C
t 2 7
t 1 =¿
1 587 mmHg ln 1 585mmHg − 365 ° k cal −9700 mol cal 1.987 ° K mol
Te!eratura ; a GH C
G; C
t 1 =¿
7HG+5G
GH C
1 ln
1
t 2 7
−
369 ° k
589 mmHg 585 mmHg
cal mol cal 1.987 ° K mol
−9700
Te!eratura ; a G C
t 1 =¿
7HG+5G
G C
8
t 2 7
1 − 371 ° k
1 595 mmHg ln 585 mmHg cal −9700 mol cal 1.987 ° K mol
Te!eratura ; a 5?? C
t 2 7
7K5+K
t 1 =¿ 5?? C
1 596 mmHg ln 1 585mmHg − 373 ° k cal −9700 mol cal 1.987 ° K mol
7K+@
9