3 Pressão de Vapor e Entalpia de Vaporização

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CURSO DE QUÍMICA
DISCIPLINA
CQ050
FÍSICO-QUÍMICA EXPERIMENTAL I
		
EXPERIMENTO III:
“PRESSÃO DE VAPOR E ENTALPIA 
DE VAPORIZAÇÃO”
Data da realização do experimento: 31/03
Professora responsável: Profª. Drª. Regina Maria Queiroz de Mello
Alunos (bancada 1):Jonathan José Pereira Xavier
 Lidiane de Amorin Lisbôa
 Maria Virginia Giraldello
 Monique Adriani Garcia da Silva
CURITIBA
1º/2016
Objetivos
O experimento propõe um procedimento para determinar a entalpia de vaporização de agua em estado liquido em um sistema fechado. Achar valores de pressão de vapor a temperaturas diferentes e obter ΔvaporH.
Procedimento experimental
Foi verificado a pressão atmosférica do ambiente no barómetro a 692,0 mmHg, medido o diâmetro a 11 mm, adicionado aproximadamente ⅔ de agua em um condensador adaptado no qual foi tomado o devido cuidado para que no momento na inversão do condensador dentro de um béquer de 100 ml a coluna de ar não fosse menor que 18,0 cm (na qual nesse caso foi 17,0 cm), foi adaptado um banho termostástico de gelo ao condensador e foram anotados valores de hgás e hliquido a 0°C e depois a 50° e a cada 5° após isso.
Resultados e discussão
Tabela 1. Dados experimentais obtidos, no condensador adaptado, a Pamb = 92 259Pa, usando tubo de vidro de raio 5,5x10-3m.
	θ/ºC
	0
	50
	55
	60
	65
	70
	75
	80
	Δhgás/m
	0,149
	0,203
	0,216
	0,231
	0,245
	0,271
	0,307
	0,354
	Δhliquido/m
	0,327
	0,273
	0,260
	0,245
	0,231
	0,205
	0,169
	0,122
Como a 0°C a Pvapor ~ 0, temos:
Par = Patm – ρ.g.Δhliquido
Par = 92 259Pa – (999,80kg.m-3 x 9,81m.s-2 x 0,327m)
Par = 89,1x103Pa
Agora, para encontrar o volume do ar, a seguinte fórmula é utilizada
Var = π x r2 x Δhgás
Var = π x (5,5x10-3 m)2 x 0,149m
Var = 1,4x10-5m3
Conhecendo a pressão exercida pelo ar e seu volume, é possível, através da equação dos gases ideais, encontrar a quantidade de matéria do ar:
nar = 
nar = 
nar = 5,5x10-4mol
Tendo sido descoberta a quantidade de ar no recipiente, a qual é constante, os cálculos dos itens I e II podem ser utilizados para que as pressões de vapor sejam encontradas.
Os cálculos foram feitos, primeiramente, para os resultados obtidos a 50ºC (lembrando que para cada temperatura há uma densidade correspondente), em seguida, foram aplicados aos resultados encontrados nas demais temperaturas, os valores obtidos através destes cálculos encontram-se expressos na Tabela 2.
I. Encontrar a pressão exercida pelo ar
Par = 
Par (50ºC) = 
Par (50ºC) = 77x103Pa
II. Encontrar pressão de vapor do liquido:
Pvapor = Patm – Par – ρ.g.Δhliquido
Pvapor (50ºC) = 89,1x103Pa – 77x103Pa – (988,04kg.m-3 x 9,81m.s-2 x 0,273m)
Pvapor (50ºC) = 9,5x103Pa
III. Cálculo do erro relativo (comparado com o valor encontrado no Handbook[2])
Tabela 2. Dados obtidos
	T/ºC
	T/K
	Par/103Pa
	Pvapor/103Pa
	T-1/K-1
	Ln[Pvapor/Pº]
	Er/%
	0
	273,15
	89,1
	-
	0,003661
	-
	-
	50
	323,15
	77
	9,5
	0,003095
	-9,30
	23
	55
	328,15
	73
	14
	0,003047
	-9,26
	15*
	60
	333,15
	69
	18
	0,003002
	-9,23
	9,8
	65
	338,15
	66
	21
	0,002957
	-9,22
	 20**
	70
	343,15
	61
	26
	0,002914
	-9,19
	17
	75
	348,15
	54
	33
	0,002872
	-9,17
	 18***
	80
	353,15
	48
	40
	0,002832
	-9,15
	16
*utilizando a pressão a 36ºC.		***utilizando a pressão a 76ºC.
** utilizando a pressão a 66ºC.
Por meio do software Microsoft Excel o coeficiente angular da reta foi calculado (com x = 1/T e y = ln[Pvapor/Pº]) e a equação da reta foi determinada:
Coeficiente angular = -547K (R2 = 0,993)
Equação da reta = -547 x + 
Sabendo que o coeficiente angular é igual a , temos
Isolando ΔvapH, encontramos, ΔvapH = 4,55kJ.mol-1.
Portanto, agora, em posse da equação da reta, também é possível estimar a pressão de vapor da água em diferentes temperaturas, isolando Pvapor da equação abaixo:
Conclusão
Neste experimento foi possível a determinação da relação existente entre a pressão de vapor e a temperatura, para a água. Pode notar que o aumento da temperatura leva a um aumento exponencial da pressão de vapor da água, como já se era esperado baseado nas informações da literatura e que também pode ser comprovada a partir da comparação dos dados obtidos neste experimento com os dados de pressão de vapor e temperatura tabelados. Provando que, de fato, a relação entre a pressão de vapor e a temperatura de ebulição é exponencial. Os resultados obtidos foram coerentes, considerando seu grau de proximidade com os valores tabelados. 
Referencias bibliográficas
[1] Toda a introdução baseio-se na seguinte referencia: P. Atkins, J. de Paula, Atkins Físico-Química, editora LTC, 8ª edição, Rio de Janeiro, volume 1, cap 3,4 e 5.
[2] David R. Lide, CRC Press Handbook of Chemistry and physics, 9ª edição, United States, volume único, seção 6 página 5 (2009 – 2010)