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LABORATORIO DE PROPIEDADES TERMODINÁMICAS Y DE TR ANSPORTE ABRIL, 2013 PREINFORME PRESIÓN DE VAPOR
Yeferson Guevara Castillo, Castillo, Claudia P. Sánchez Suárez, Johan E. Fajardo Cepeda (Grupo 1)
El objetivo de la práctica es determinar experimentalmente la presión de vapor del agua y el butanol a diferentes temperaturas. La presión de vapor de una sustancia pura es la presión que se alcanza cuando sus moléculas de líquido y de vapor se encuentran en equilibrio dinámico. Cuando la presión de vapor de una sustancia es igual a la presión externa que actúa sobre la superficie del líquido, este ebulle, lo cual indica que el punto de ebullición del líquido aumenta al aumentar la presión externa, así mismo, cuando se eleva la temperatura aumenta la presión de vapor debido a que más moléculas ganan la energía cinética necesaria para desprenderse de la superficie del líquido (Himmelblau, 1997). Esta relación entre la temperatura y la presión de vapor, en el equilibrio dinámico, cuando las moléculas promedio que se escapan del líquido son iguales a las que se incorporan del vapor, fue descrita por Clapeyron (Van Wylen, 1983):
) (
De donde se deriva la ecuación de Clausius-Clapeyron, que permite determinar el calor latente de vaporización de la sustancia de trabajo (Smith, 2007):
()
Esta ecuación representa una línea recta, cuya pendiente de una sustancia pura a partir de datos experimentales.
( ) permite determinar el calor de vaporización
Descripción del equipo:
Se hará usó un vaporizador de reflujo total, provisto de un manómetro cuyo fluido manométrico es mercurio, un sensor de temperatura digital, una bomba de vacío y un sistema de calentamiento. El vaporizador de reflujo total consta de: un matraz de tres cuellos en su interior contará con perlas de ebullición (ayudan a que la ebullición sea controlada y uniforme), éste matraz tiene dos desprendimientos laterales; uno (derecha) en el cual se introducirá la sustancia y el otro (izquierda) donde se encontrará el sensor de temperatura, un condensador de bolas bolas y una trampa de vapor ubicada entre el sistema sistema de vaporización y la bomba de vacío.
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Condensador de bolas
Sensor de temperatura
Trampa de vapor Matraz
Fuente de calentamiento
FIGURA 1. ESQUEMA VAPORIZADOR DE REFLUJO TOTAL
Diagrama de flujo procedimiento experimental
•
Introducir 50,0 mL de 1-Butanol en el matraz
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Abrir la válvula de enfriamiento •
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Encender la bomba de vacío (hasta leer el máximo valor de altura 29cm) Apagar
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4 •
Encender la manta calentadora hasta que empiece la ebullición
•
Tomar datos de P y T cada 3 minutos (se recomienda cada vez que dismuya 1cm)
* •
Repetir para el agua
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Este montaje está conectado a una bomba generadora de vacío que regula la presión del sistema, entre el sistema y la bomba se conecta a una trampa de vapor para evitar la succión de vapores que no se condensan por la bomba, se regula una presión mínima que se aumentará gradualmente luego de cada registro de temperatura, la cual aumenta proporcionalmente con la presión y por tanto el calentamiento se deberá incrementar gradualmente.1
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CUELLAR, B., PAMPLONA F. Curso de fisicoquímica, Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales, Facultad de ingeniería y arquitectura, Departamento de Ingeniería Química
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Si el sistema no se mantiene estable se debe verificar la hermeticidad de las válvulas y que las conexiones en el equipo no permitan el escape del vapor, como solución a este inconveniente se puede colocar un tapón en donde se presenten las fugas. También se puede asegurar la toma de datos haciendo vacío una vez ebulla el fluido y registrar los datos inmediatamente después de esto, varios datos aseguran una mejor linealización cuando se grafique los datos que indican la ecuación (1). Es recomendable hacer por duplicado la determinación de la presión de vapor de cada sustancia. El montaje puede presentar fugas por lo tanto el valor de la presión no será preciso, sin embargo si se toman las medidas planteadas anteriormente, la práctica puede llegar a ser exitosa y los datos tomados serán confiables.
BIBLIOGRAFÍA
Himmelblau, D. Principios básicos y cálculos en ingeniería química. Pearson Educación, 1997. Van Wylen, G. Fundamentos de Termodinámica. Primera edición. Editorial Limusa. 1983 Smith, J. Van Ness, H. Introducción a la termodinámica en ingeniería química. Séptima edición. Mc Graw Hill. México. 2007 CUELLAR, B., PAMPLONA F. Curso de fisicoquímica, Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales, Facultad de ingeniería y arquitectura, Departamento de Ingeniería Química
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ANEXOS *Gráfico presión de vapor del 1-Butanol 2
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http://www.ddbst.com/en/EED/PCP/VAP_C39.phpRevisado Abril 15 de 2013
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*Gráfico presión de vapor del agua3
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http://www.ddbst.com/en/EED/PCP/VAP_C01.phpRevisado Abril 15 de 2013
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*Ficha de seguridad del 1-butanol4
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http://www.merckmillipore.com/colombia/chemicals/1-butanol/MDA_CHEM-101990/p_W.Sb.s1LthUAAAEWtOEfVhTl
