(Fisquiexp 1) Relatório 02 - estudo da pressão de vapor

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE FÍSICO-QUÍMICA 
 
Físico-Química Experimental I 
 
 
 
 
 
 
 
Larissa de Oliveira Augusto DRE118032923 
Landerson Matheus Barbosa Pereira DRE119062913 
 
 
 
 
Medida da pressão de vapor de um líquido puro 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro 
Dezembro de 2021 
 
1 INTRODUÇÃO 
A pressão de vapor é a pressão exercida por um vapor em um sistema fechado quando 
esse está em equilíbrio termodinâmico (temperatura constante, pressão constante e 
composição química constante) com a sua fase líquida. Isso acontece porque as 
moléculas de líquido possuem uma energia cinética capaz de fazê-las a se desprender do 
líquido e vão para a fase vapor. Porém, quando se está em um sistema fechado, chega 
um momento que as moléculas retornam, e quando o número de moléculas que escapam 
é igual ao número de moléculas que retornam, é estabelecido o equilíbrio. Quando a 
pressão de vapor é igual à pressão atmosférica, o líquido entra em ebulição, pois as 
moléculas possuem energia cinética suficiente para superar a pressão atmosférica e ir 
para a fase vapor. 
A temperatura de equilíbrio é a temperatura na qual o sistema não troca mais calor com 
as vizinhanças, e sua temperatura fica constante. Na prática, é possível ver quando é 
atingida a temperatura de equilíbrio quando a temperatura no termômetro fica constante. 
O calor latente de vaporização é quantidade de energia necessária para fazer com que 
um líquido passe para a fase vapor. 
No experimento, serão realizadas medidas da pressão de vapor da água pura para 
determinados valores de temperatura. Após isso, será obtido o calor latente de 
vaporização da água pura através da equação de Clausius-Clapeyron. Tendo feito isso, o 
calor latente será comparado ao da literatura com o intuito de verificar a validade da 
equação de Clausius-Clapeyron. 
A equação de Clausius-Clapeyron correlaciona a pressão de vapor de um líquido puro, a 
temperatura e o calor latente de vaporização do líquido. 
ℓn(Pv) = - Lv/RT + Const. 
Na qual Pv é a pressão do líquido em equilíbrio com seu vapor (pressão de vapor). T é a 
temperatura de equilíbrio da substância, Lv é o calor latente de vaporização da 
substância e R é a constante universal dos gases. 
Esta equação é muito interessante, pois nela há uma dependência linear do logaritmo 
natural da pressão de vapor com o inverso da temperatura, o que vai gerar o gráfico de 
uma reta, que facilita muito a análise dos dados. Como se trata da equação de uma reta, 
nela há o coeficiente linear e angular, com o qual é possível obter o calor latente de 
vaporização da água pura. 
2 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os dados obtidos no experimento foram a temperatura de ebulição e a diferença de 
altura em cm entre os dois ramos do manômetro de mercúrio. Foram obtidas oito 
medidas, possibilitando completar a tabela abaixo. 
A determinação da pressão de vapor se dá pela fórmula: Pv = Patm – Δh 
A pressão atmosférica foi medida pelo barômetro presente no laboratório, o qual estava 
marcando 766,0 mmHg (1,008 atm). 
T(˚C) T(K) 1/T 
(K-110-3) 
h 1 
(cmHg) 
h 2 
(cmHg) 
Δ h 
(mmHg) 
Pv 
(mmHg) 
ln (Pv) 
70,0 343,0 2,91 65,10 11,00 541,0 225,0 5,4161 
76,0 349,0 2,86 62,10 15,30 468,0 298,0 5,6971 
80,5 353,5 2,83 59,30 18,80 405,0 361,0 5,8889 
85,0 358,0 2,79 56,10 22,60 335,0 431,0 6,0661 
89,0 362,0 2,76 53,10 26,30 268,0 498,0 6,2106 
92,0 365,0 2,74 50,00 29,90 201,0 565,0 6,3368 
95,0 368,0 2,72 47,00 33,70 133,0 633,0 6,4505 
97,0 370,0 2,70 44,00 37,40 66,0 700,0 6,5511 
 
Com esses dados tabelados, é possível construir um gráfico linear que correlaciona ln 
(Pv) com 1/T. A partir da inclinação da reta encontrada, é possível encontrar a constante 
da equação ln (Pv) = - Lv/RT + Const. 
 
O gráfico traçado com os dados presentes na tabela resultou na seguinte equação da 
reta: y = -5,3432x + 20,978 
A partir dessa equação, é possível determinar a constante e o calor latente de 
vaporização da água. 
Cte = 20,978 
a = -Lv/R = -5,3432 
Lv = 5,3432x8,31 = 44,402 kJ/mol 
Pelos dados encontrados e cálculos realizados, o calor latente de vaporização da água é 
44,402 kJ/mol. 
y = -5,3432x + 20,978
R² = 0,9984
0
1
2
3
4
5
6
7
2,65 2,7 2,75 2,8 2,85 2,9 2,95
ln
 (
P
v)
1/T (10⁻3 K)
3 CONCLUSÃO 
O calor latente de vaporização da água pura encontrado a partir dos dados observados 
no experimento está muito próximo aos dados encontrados na literatura [4], que sempre 
gira em torno de 40 kJ/mol. 
Portanto, a equação de Clausius-Clapeyron é válida para o cálculo do calor latente de 
vaporização das substâncias. 
4 BIBLIOGRAFIA 
1. ATKINS, P. W.; Físico-Química – Fundamentos, 3 ed., Editora LTC, São Paulo, 
2003. 
2. CASTELLAN, G.; Fundamentos de físico-química, Editora LTC, São Paulo, 1972. 
3. LEVINE, I. N.; Físico-Química vol. I, 6 ed., Editora LTC, São Paulo, 2012. 
4. Solids and liquids solutions. Disponível em: < 
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Book%3A_ChemPRIME_(
Moore_et_al.)/10%3A_Solids_Liquids_and_Solutions/10.10%3A_Enthalpy_of_Fusion
_and_Enthalpy_of_Vaporization>. Acesso em: 09 dez. 
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Book%3A_ChemPRIME_(Moore_et_al.)/10%3A_Solids_Liquids_and_Solutions/10.10%3A_Enthalpy_of_Fusion_and_Enthalpy_of_Vaporization
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Book%3A_ChemPRIME_(Moore_et_al.)/10%3A_Solids_Liquids_and_Solutions/10.10%3A_Enthalpy_of_Fusion_and_Enthalpy_of_Vaporization
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Book%3A_ChemPRIME_(Moore_et_al.)/10%3A_Solids_Liquids_and_Solutions/10.10%3A_Enthalpy_of_Fusion_and_Enthalpy_of_Vaporization