Relatório 5

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Universidade Estadual de Maringá
Centro de Ciências Exatas
Departamento de Química
Físico-Química Experimental 1
4050/Turma31
Relatório:
DETERMINAÇÃO DE PRESSÃO DE VAPOR E ENTALPIA DE VAPORIZAÇÃO
 Discente:
 
 Docente: 
 
Maringá, setembro de 2021.
RESUMO
Quando um liquido é colocado em um recipiente evacuado e cujo volume é maior do que o do líquido, uma porção do líquido evapora de modo a preencher o volume restante do recipiente, se permanecer líquido depois do equilíbrio líquido-gás ser estabelecido a pressão do vapor é uma função apenas da temperatura, essa pressão desenvolvida é denominada pressão de vapor do líquido (pv), a temperatura na qual a pressão de vapor é igual a 1 atm é o ponto normal de ebulição do líquido Teb.
Um método válido para determinar o calor de vaporização de um líquido é medir a pressão de vapor a várias temperaturas e plotar um gráfico, assim se obtém o coeficiente angular da reta e, deste valor, pode-se calcular Qvap. Este método é eficiente e pode fornecer resultados mais precisos do que medidas obtidas em alguns calorímetros mais simples.
Integrando a equação de Clausius-Clapeyron, obtém-se uma equação que relaciona a pressão de vapor do líquido com o calor de vaporização e com a temperatura:
A entalpia de vaporização corresponde ao calor de vaporização à pressão constante e tem valor sempre positivo, visto que uma mudança de fase do estado líquido para vapor requer fornecimento de energia, logo, o processo é endotérmico.
A entropia de vaporização, ∆vapS, na temperatura de ebulição, Teb, de um líquido está relacionada com a sua entalpia de vaporização, nessa temperatura por:
OBJETIVO
Determinar a pressão de vapor de um líquido em diversas temperaturas e calcular o seu calor de vaporização.
MATERIAIS E MÉTODOS
O sistema abaixo foi montado:
O termômetro ficou submerso na água de termostatização e seu bulbo não ficou encostado em nada durante o processo de leitura, uma quantidade de acetona foi adicionada no isoteniscópio de tal forma a preencher o lado fechado e, no lado aberto, o nível de líquido ficou a aproximadamente 4 cm abaixo do nível do outro lado. As bolhas no lado fechado foram eliminadas inclinando o isoteniscópio. As mangueiras de silicone foram conectadas, antes de ligar a bomba de vácuo, verificou-se que a mesma estivesse com a agulha da válvula de escape aberta (parte do vácuo em aberto). Dessa forma, ao ligar a bomba, o sistema não foi submetido à vácuo imediatamente. Observando o manômetro de mercúrio e o nível de líquido no isoteniscópio, a válvula de escape foi fechada gradativamente diminuindo suavemente a pressão. O fechamento foi interrompido quando o manômetro registrou uma diferença de 5 cm entre as alturas do mercúrio, no manômetro. Em seguida o isoteniscópio foi inclinado e foram dados pequenos golpes com os dedos de modo a formar uma pequena bolha no lado fechado deste.
Certificando-se que a bolha formada no isoteniscópio era somente de vapor do líquido e com os níveis igualados, a pressão foi registrada. A válvula de escape foi fechada vagarosamente, cuidando para que a coluna de mercúrio não quebre e nem que a coluna menor diminua de 3 cm. Os níveis dos dois lados do isoteniscópio foram igualados, o que pode ser feito através da regulagem de pressão ou de variação de temperatura do sistema. Após a estabilização térmica e mecânica do sistema foram efetuadas as leituras de temperatura e pressão. Em seguida a temperatura do sistema foi aumenta cerca de 3°C e o vácuo foi diminuído (abrindo a válvula de escape - ocorre o aumento da pressão interna); novamente os níveis do isoteniscópio foram igualados. Após a estabilização do sistema a pressão e temperatura foram registradas, o procedimento foi repetido até atingir a máxima pressão. A temperatura e a pressão atmosférica em que os experimentos foram realizados foi anotada, após a medida com a pressão do sistema igual à externa, foram efetuadas medidas com pressão maior usando o ar comprimido da bomba.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
1. Resultados experimentais obtidos:
	T (°C)
	ΔP (mmHg)
	34,0
	-320
	36,0
	-258
	37,5
	-222
	41,0
	-159
	50,0
	93
	55,0
	230
	59,0
	409
Patm= 760 mmHg
 Eq. 1
Utilizando a equação 1 para calcular as pressões de vapor e transformando a temperatura de graus Celsius para Kelvin, obtém-se a seguinte tabela:
	T (K)
	ΔPvap (mmHg)
	307,15
	440
	309,15
	502
	310,65
	538
	314,15
	601
	323,15
	853
	328,15
	990
	332,15
	1169
Após obtidos os valores acima, foram efetuados os cálculos de 1/T e ln (Pvap):
	1/T
	Ln (ΔPvap)
	0,003256
	6,086775
	0,003235
	6,2186
	0,003219
	6,287859
	0,003183
	6,398595
	0,003095
	6,74876
	0,003047
	6,897705
	0,003011
	7,063904
Com base nos valores da tabela acima o gráfico de ln (Pvap) vs 1/T foi feito:
 Eq. 2
A partir da equação 2 e do coeficiente da reta, calcula-se o ΔHvap para a acetona, considerando o valor de R= 8,314 J/molK:
O valor de ΔS°vap pode ser calculado a partir da equação 3:
 Eq. 3
A entropia de vaporização da acetona de acordo com a literatura é de 88,3 J/Kmol e o valor da entalpia de vaporização é de 29,1 kJ/mol, sendo assim o erro percentual é de:
	
	ΔH°vap (kJ/mol)
	ΔS°vap (J/Kmol
	Teórico
	29,1
	88,3
	Experimental
	31,751
	96,46
	Erro Percentual (%)
	9,1
	9,2
Os erros foram consideravelmente significativos, mas já esperados visto que é um experimento que exige muita cautela e pode gerar muitos erros de leitura de pressões e temperaturas, entre outros erros experimentais.
CONCLUSÃO
Após a realização do experimento foi possível compreender um dos métodos utilizados para a determinação da entalpia de vaporização, o experimento exige muita cautela visto que é utilizado mudança de temperatura e pressão em um sistema fechado e um manômetro contendo mercúrio que pode quebrar ou ocorrer um vazamento de mercúrio, a partir dos dados obtidos foram calculados a entalpia e a entropia de vaporização da acetona, sendo que ambas as propriedades obtiveram um erro percentual de 9%.
REFERÊNCIAS
ATIKNS, P. W; de PAULA, Julio. Físico-Química. Vol 1. 9ª Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1940.
Disponível em: <https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/5735294/mod_resource/content/1/aula25_termodinamica_segunda_e_terceira_lei.pdf> Acesso em: 26 de Set. de 2021, às 18:00 hrs.
Ln Pvap X 1/T	
3.255738238645613E-3	3.2346757237586934E-3	3.2190568163528088E-3	3.1831927423205475E-3	3.0945381401825778E-3	3.0473868657626088E-3	3.0106879421947915E-3	6.0867747269123065	6.2186001196917289	6.2878585601617845	6.3985949345352076	6.7487595474916793	6.8977049431286357	7.063903961472068	1/T
ln Pvap