INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONALEscuela Superior De Ingeniería

Mecánica y Eléctrica

ING. EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

LABORATORIO DE QUÍMICA APLICADA

Profesor:

Grupo: 2CM15 Sección: No. 1

Alumno: Sanchez Sandoval Jesus Jair

Calificación1.-

2.-

3.-

4.-

5.-

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Practica No. 4

“Influencia de la Presión Sobre el punto de Ebullición”

Objetivo: Determinar experimentalmente la temperatura de ebullición del agua a diferentes presiones, comprobar la ecuación de Clausius-Clapeyron mediante el cálculo de la temperatura correspondiente a las diferentes presiones de vapor y compararla con la temperatura experimental respectiva.

Introducción:

Por motivos de discusión es conveniente clasificarlos en dos tipos, en gases ideales y en gases no ideales o reales. El gas ideal obedece cierto tipo de leyes que a continuación se explicaran mientras que los gases reales las cumplen a bajas presiones. En los gases ideales el volumen ocupado por las propias moléculas es insignificante en comparación con el volumen total y esto es válido para todas las presiones y temperaturas y además la atracción intermoleculares infima bajo cualquier condición, para los gases reales ambos factores son apreciables y la magnitud depende de la naturaleza, temperatura y presión gaseosa. Resulta claro que un gas ideal es hipotético ya que cualquier gas debe contener moléculas que ocupan un volumen definido y ejercen atracción entre sí, sin embargo la influencia de estos factores es insignificante y el gas puede considerarse ideal estas dos últimas observaciones se obtendrán a presiones bajas y a temperaturas altas condición bajo el espacio libre dentro del has es grande y pequeña la fuerza de atracción entre las moléculas.

Por el estudio de los gases se ha llegado a establecer leyes y generalizaciones que constituyen el punto de partida de la conducta gaseosa de cualquier discusión. Estas son la ley de Boyle, la ley de Charles o Gay Lussac la ley de las presiones parciales de Dalton y la ley de difusiones de Graham, sin olvidar que otra generación que la constituye es el principio de Avogadro

La ley de boyle

En 1662 Robert Boyle señalo que el volumen de un gas a temperatura constante dis,inuia cuando se aumentaba la presión a la que estaba sometido.

Donde V es el volumen y P la presión del gas, mientras que K1 es un factor de proporcionalidad cuyo valor depende de la temperatura y las unidades en las que se exprese, P y V

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La ecuación anterior conduce a la siguiente:

De la cual se deduce que si en cierto estado de la presión y el volumen del gas son P1 y K1 mientras que en otros son P2 y K2 se cumple a temperatura constante.

Ley de Charles o Gay Lussac

Charles observo que hidrogeno, aire, dióxido de carbono, y oxigeno se expandían en igual proporción al calentarlos desde 0° a 80° manteniendo la presión constante, sin embargo Gay Lussac fue el primero que en 1802 encontró que todos los gases aumentaban de igual volumen por cada grado de elevación de temperatura.

Ahora podemos definir una mueva escala de temperatura tal que para una t dad corresponda a otra establecida por la relación T=273.15 S-t y 0°C por T 0=273.15 con lo la ecuación anterior toma una forma más simple en general:

Donde nos dice que el volumen de una cantidad definida de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta, es decir:

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Donde K1 es un factor de proporcionalidad determinado por la presión las unidades del gas y las unidades de V. como una cantidad constante de gas K2 tendrá diferentes valores a distintas presiones.

Desarrollo de la práctica

MATERIAL REACTIVOS1 Vaso de Precipitado de 250 cm3 Aire (N2,O2,Ar, CO2, Ne, He, Kr,

H2,Xe, Rn, H2O, N2O, CH4, etc)

1 Agitador2 Pesas de Plomo1 Mechero1 Anillo1 Tela de Asbesto1 Jeringa de plástico graduada de 20 cm3 herméticamente cerrada1 Termómetro1 pinza para vaso Precipitados

Procedimiento

Primera parte

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Segunda Parte

Monte la jeringa como se muestra en la figura 1.

Presione ligeramente el embolo, este regresara un volumen inicial Vo corresponde a una presión inicial Po..

Po = Pdf + Pembolo

Pon el primer embolo la pesa más pequeña y con precaución presione ligeramente; el embolo regresara a su volumen V1, correspondiente a una presión P1

P1 = Po + Ppesa 1.

Quite la pesa pequeña y ponga la más grande Figura 3, presione ligeramente y anote V2, para una presión P2.

P2 = Po + Ppesa2

Finalmente, con precaución, ponga las dos pesas y anote V3 para una presión P3.

P3 = Po + Ppesa 1 y 2

Monte la jeringa como se indica en la figura, procurando que el nivel de agua está arriba del volumen de aire en la jeringa. Presione ligeramente y tome el volumen Vo correspondiente a una temperatura To que será la temperatura ambiente del agua, para una presión Po constante

Caliente y agitar constantemente hasta 40°C, presione ligeramente y anote el volumen V1 correspondiente a una T1..

Continúe calentando, agitando y anotando los volúmenes a temperatura de 60°C, 80°C y temperatura de ebullición del agua..

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Tercera Parte

Cuestionario

DATOSPresión DF(Pdf)= 585mmHgMasa embolo(Membolo)=8g=0.008kgDint =1 cm=0.01mMasapesa1=206.5 gr= 0.2065kgMasapesa2=396.5 gr=0.3965 kg

1. Llene la tabla de datos y resultados siguientes:Primera Parte

P(Pascales) V(cm3) PV(Joules)78243.38 9 cm3 0.7041Joules84694.99 8.5cm3 0.7199 Joules90630.98 8 cm3 0.725 Joules97087.42 7.2 cm3 0.699 Joules

Cálculos:

[Areadelembolo]= π r2= π 0.012=3.14×10−4

*Nota: A todas las presiones se les suma la presión en el D.F.=7799.58 Pascales

Presión del embolo=(Membolo*gravedad)/Aembolo=(0.008kg*9.81m/s2)/3.14×10−4

+7799.58 Pascales =78243.38 Pascales

Se inicia de igual forma que la segunda parte

Caliente, agitando hasta 40°C y ponga la pesa chica, oprima ligeramente y tome el Volumen V1 correspondiente a la temperatura T1 y a la presión P1.

Continue calentando hasta 60°C y ponga la pesa grande, tome el volumen V2 a temperatura T2 y

a la presión P2.

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Presión más pesa1=(0.008kg+0.2065kg*9.81m/s2)/3.14×10−4+7799.58 Pascales =84694.99 Pascales

Presión más pesa2= (0.008kg+0. 3965kg*9.81m/s2)/3.14×10−4+7799.58 Pascales = 90630.98 Pascales

Presión con ambas pesas= (0.008kg+0. 3965kg+0.2065kg*9.81m/s2)/3.14×10−4+7799.58 Pascales = 97087.42 Pascales

*Nota: Se trabajó el volumen en metros cúbicos para así poder utilizar la notación en joules.

PV=presión * volumen

P1V1=78243.38Pascales*9×10−6 m3=0.7041Joules

P2V2=84694.99Pascales*8.5×10−6m3=0.7199 Joules

P3V3=90630.98Pascales*8×10−6 m3=0.725 Joules

P4V4=97087.42Pascales*7.2×10−6 m3=0.699 Joules

Segunda Parte

T °C T °K V (cm3) V / T (cm3 / K)20°C 293°K 9 cm3 0.0307 cm3/°K40°C 313°K 10 cm3 0.0319 cm3/°K60°C 333°K 11 cm3 0.033 cm3/°K80°C 353°K 12 cm3 0.0339 cm3/°K94 °C 367°K 12.4 cm3 0.0337 cm3/°K

Cálculos:

T (°C °K)

20°C+273=293°K

40°C+273=313°K

60°C+273=333°K

80°C+273=353°K

94°C+273=367°K

V / T=volumen/ temperatura°K

V1/T1=9cm3/293°K=0.0307 cm3/°K

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V2/T2=10cm3/313°K=0.0319 cm3/°K

V3/T3=11cm3/333°K=0.033 cm3/°K

V4/T4=12cm3/353°K=0.0339 cm3/°K

V5/T5=12.4cm3/367°K=0.0337 cm3/°K

Tercera Parte

T °C T °K V (cm3) P(Pascales) PV / T (Pascalesm3 / K)

40°C 313°K 9.2 cm3 86140.47 2.5310-3

60°C 333°K 9.6 cm3 14954.49 2.68x10-3

Cálculos:

T (°C °K)

40°C+273=313°K

60°C+273=333°K

P1=.216kg*9.81m/s/2.601x10-4m2 + 77993.7Pa = 86140.47Pa

P2=.3965kg*9.81m/s/2.601x10-4m2 + 77993.7Pa =14954.49Pa

P2*V2/T2=86140.47Pa*9.2x10-6m/313°=2.5310

-3

P2*V2/T2=14954.49Pa *9.2x10-6m/333°=2.6810

-3

2. Con los datos obtenidos de la Primera y segunda parte, construya las gráficas de V-P y T-V, indicando el nombre de cada una de ellas.

78243.38 84694.99 90630.98 97087.420

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Grafica V-P

Volumenes

Presion

Volu

men

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293 313 333 353 3670

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Grafica T-V

Volumen

Temperatura

Volu

men

3. De la prime parte, analizando la gráfica, si el gas se expande su presión tendrá que: disminuir

4. De segunda parte, analizando la gráfica , si el gas se expande, su temperatura , su temperatura tendrá que: aumentar

5. Analizando la tabla de resultados, los valores PV, V1/ V2, y PV/T. ¿Por qué no son constantes? Ya que en el medio existen perturbaciones, estos valores varían ligeramente, ya que en realidad el gas no se encuentra en condiciones ideales, por lo cual los errores de medición o las perturbaciones hacen que existan variaciones.

Observaciones:

Conclusiones:

Se demostró el objetivo de la práctica

Ley de los gases ideales

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Bibliografía

Química. La Ciencia Central, 9ª edición; Pearson Prentice-Hall: México, 2004.

Chang, Raymond Química, 9ª edición; McGraw-Hill: México.