exp 1 - determinação da entalpia e da entropia de vaporização de um líquido

Objetivos:

O problema a ser resolvido nesta experiencia é o da determinação da entalpia e da entropia de vaporização de um líquido, aplicando a lei de Clasius-Clapeiron a dados tanto experimentais como tabelados. Com isso mediu-se a temperatura de ebulição de um liquido em função da da pressão externa. Determinou-se também as variações de entalpia e de entropia associados à vaporização de um líquido, utilizando, graficamente, a lei de Clasius-Clapeyron.

Material Necessário:

- um aparelho para medida de pressão de vapor;

- Uma trompa de vácuo;

- Substância a ser estudada: Tetracloreto de carbono;

Procedimento Experimental:

Inicialmente, conectou-se o condensador à rede de água e em seguida acionou-se a trompa de água, fazendo-se vacuo no interior do aparelho, cuidadosamente. A pressão interna foi reduzida até que a diferença entre as colunas de mercúriono manômetro atingisse 600 mmHg.

Após, regulando-se a taxa de aquecimento de modo a evitar que o líquido entrasse bruscamente em ebulição, e, uma vez estabilizada a temperatura de ebulição, foi anotada tal temperatura bem como a altura das duas colunas de mercúrio no manômetro. Logo em seguida, cuidadosamente abriu-se a torneira permitindo a entrada de ar no aparelho, fazendo-se que a altuda das colunas de mercúrio variassem en torno de 15 mmHg cada, ou seja, aumentando a pressão interna do sistema em torno de 30 mmHg.

Tal procedimento repetiu-se inúmeras vezes, chegando-se a uma pressão interna igual a pressão ambiente.

Resultados e conclusões:

A tabela 1 e a tabela 2 contém os valores de todas as temperaturas que foram medidas e respectivas diferenças de altura entre as colunas de mercúrio, bem como da pressão de vapor do líquido nas respectivas temperaturas, e os valores de 1/T , ln (pv), ln (T) para o desenvolvimento dos gráficos a seguir. (respectivamente para os grupos 1 e 2).

Grupo 1              ΔP (mmHg) L ( C ) G ( C ) Pv (kPa) 1/T (K) Ln (T(K)) T (K) Ln (Pv)

560 27 2716.5495

80.00333

2 5.70428235 300.152.80636

1

540 30 3018.8335

50.00329

9 5.714227733 303.15 2.93564

510 36 3624.1729

50.00323

5 5.733826596 309.153.18523

4

480 39 39,5 27.26890.00320

4 5.743483842 312.153.30574

7

450 43 4331.8869

40.00316

3 5.756216785 316.153.46219

6

420 46 4635.7472

20.00313

3 5.765661212 319.153.57647

3

390 48.5 48,539.2427

50.00310

9 5.773463998 321.653.66976

7

360 51 51 43.00650.00308

5 5.781206372 324.153.76135

1

330 54 5447.8973

40.00305

7 5.790418781 327.15 3.86906

300 56 5651.3966

10.00303

8 5.796513574 329.153.93957

2

270 58 5855.0958

9 0.00302 5.802571445 331.154.00907

5

240 60 6059.0030

90.00300

2 5.808592839 333.15 4.07759

210 62 6263.1262

80.00298

4 5.814578193 335.154.14513

7

180 64 6467.4736

60.00296

6 5.820527935 337.154.21173

7

150 66 6672.0535

70.00294

9 5.826442487 339.15 4.27741

120 67 6774.4333

7 0.00294 5.829386697 340.154.30990

4

90 69 6979.3780

30.00292

3 5.835249237 342.154.37422

2

60 71 7184.5766

80.00290

6 5.841077609 344.154.43765

9

30 72 7287.2740

10.00289

7 5.843979105 345.154.46905

3

0 74 7492.8702

10.00288

1 5.849756963 347.154.53120

3Tabela 1.

Grupo 2              ΔP

(mmHg) L ( C ) G ( C ) Pv (kPa) 1/T (K) Ln (T(K)) T (K) Ln (Pv)

570 26 2615.8406

40.00334

3 5.70094512 299.152.76257

9

540 31 3119.6495

90.00328

85.71752100

1 304.152.97805

6

510 37 3725.1715

50.00322

45.73705605

1 310.153.22571

4

480 41 4129.5051

70.00318

35.74987057

9 314.153.38456

5

450 44 4433.1344

90.00315

35.75937484

8 317.153.50057

5

420 47 4737.1141

50.00312

45.76878963

6 320.153.61399

8

390 49 4939.9735

90.00310

45.77501727

6 322.153.68821

9

360 52 5244.5903

10.00307

65.78428661

4 325.153.79751

7

330 55 5549.6224

70.00304

75.79347082

1 328.153.90444

4

300 57 5753.2207

60.00302

95.79954709

7 330.153.97444

9

270 59 59 57.0230.00301

15.80558667

4 332.154.04345

5

240 61 6161.0371

80.00299

35.81158999

4 334.154.11148

3

210 63 6365.2714

30.00297

55.81755748

9 336.154.17855

4

180 65 6569.7340

20.00295

75.82348958

4 338.154.24468

8

150 66.5 66.573.2358

70.00294

45.82791567

6 339.654.29368

5

120 68 68 76.87450.00293

15.83232226

3 341.154.34217

4

90 69.5 69.580.6535

40.00291

85.83670951

8 342.654.39016

3

60 71 7184.5766

80.00290

65.84107760

9 344.154.43765

9

30 72 7287.2740

10.00289

75.84397910

5 345.154.46905

3

0 73 7390.0381

40.00288

95.84687220

7 346.154.50023

3Tabela 2.

Para a montagem e os cálculos das tabelas 1 e 2, foi utilizada a equação de Antoine (1), sendo as constantes do tetracloreto de carbono :

(1)

a = -9.113968E+00

b = -6.263383E+03

c = 7.499482E+01

d = 7.411446E-06 

A partir das tabelas 1 e 2, construimos os seguintes gráficos: 

290 300 310 320 330 340 350 3600

102030405060708090

100

Pv em função de T

Series2

Temperatura (K)

Pv (k

Pa)

Gráfico 1. Pressão de vapor em função da Temperatura. Grupo 1

0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.00340

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

Ln (Pv) em função de 1/T

Series2

1/T (K)

Ln (P

v)

Gráfico 2. Ln (Pv) em função de 1/T. Grupo 1

5.68 5.7 5.72 5.74 5.76 5.78 5.8 5.82 5.84 5.860

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

Ln (Pv) em função de Ln T

Series2

Ln T (K)

Ln P

v

Gráfico 3. Ln (Pv) em função de Ln T. Grupo 1

290 300 310 320 330 340 3500

102030405060708090

100

Pv em função de T

Series2

Temperatura (K)

Pv (k

Pa)

Gráfico 4. Pressão de vapor em função da Temperatura. Grupo 2.

0.0028 0.0029 0.003 0.0031 0.0032 0.0033 0.00340

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

Ln (Pv) em função de 1/T

Series2

1/T (K)

Ln (P

v)

Gráfico 5. Ln (Pv) em função de 1/T. Grupo 2.

5.68 5.7 5.72 5.74 5.76 5.78 5.8 5.82 5.84 5.860

0.51

1.52

2.53

3.54

4.55

Ln (Pv) em função de Ln T

Series2

Ln T (K)

Ln P

v

Gráfico 6. Ln (Pv) em função de Ln T. Grupo 2.

Com isso, percebe-se que as principais fontes de erro no experimento são os erros atribuidos ao sistema em si, ou seja, à perfeita vedação das partes do sistema para que não haja entrada indevida de ar, à correta verição da temperatura de ebulição (evitar ebulição brusca do líquido em questão), à correta calibração do termômetro afim de indicar a temperatura correta do líquido e do vapor, além também de erros relacionados ao experimentador.

Universidade de São Carlos

Centro de Tecnologia e Ciencias Exatas

Departamento de Química

Laboratório de Físico-Química

Determinação de Entalpia e Entropia de Vaporização

Professor: Nerilso Bocchi; Técnica: Neila Maria Cassiano

Felipe Pucci

Vitor de Paula