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