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Practica laboratorio termodinamica - Determinar el peso molecular de un líquido volatil, aplicando presiones parciales



PRACTICA No. 4

PRESIONES PARCIALES
PROPÓSITO
Determinar el peso molecular de un líquido volatil, aplicando presiones parciales

FUNDAMENTO TEÓRICO
Cuando se introducen distintos gases en un mismo recipiente estos se mezclan rapidamente y a temperatura constante, la presión total ejercida por la mezcla de gases en un volumen definido, es igual a la suma de las presiones individuales que cada gas ejercería si ocupase él solo el mismo volumen total.
P = P1 + P2   + P3 + - - - - - Pi total
P1 , P2 , P3 ------ = presiones parciales de los gases 1,2,3,.
Pi = presión parcial del gas i

Suponiendo comportamiento ideal es posible aplicar la ecuación de los gases ideales para cada gas:

Pi= ni RT / V----- ----- ----------- 1


ni = mi / Mi----- ----- ----------- --2

Sustituyendo ecuación (2) en ecuación (1)
----- ----- ------3

Despejando masa Molecular de la ecuación 3
Mi = mi RT / Pi V ----- ----- ---------4
donde:
T = Temperatura absoluta
mi = Masa del gas ó vapor del líquido volatil 'i'
R = Constante universal de los gases
Pi = Presión parcial del líquido volatil 'i'
V = Volumen del recipiente
M = Masa molecular del líquido volatil 'i'
Si la temperaturadel sistema es superior a la de la ebullición del líquido volatil, al introducirlo en el sistema se evaporara, y su comportamiento se aproximada al de un gas y se producira un incremento en la presión del sistema. Este incremento en la presión corresponde a la presión parcial ejercida por el líquido evaporado.

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS
Por equipo de trabajo:
2 Soportes universales
2 Pinzas de tres dedos
1 Anillo metalico
1 Tela de asbesto
1 Tramo de tubo latex (20 cm)
1 Vaso de precipitado de 150 mL
1 Baño de temperatura constante (Baño María)
1 Mechero o resistencia eléctrica
1 Jeringa de 1 mL
1 Cinta adhesiva
1 Hoja de papel milimétrico
El laboratorio de Termodinamica proporcionara:
1 Matraz de bola. 1 litro (dispositivo
1 Manómetro de mercurio (columna de 40 cm)
1 Pipeta Pasteur
1 Pinza Mohr
Líquido problema
Mercurio.

DURACIÓN DE LA PRACTICA Horas.


PROCEDIMIENTO


* Fuente de potencia eléctrica 0-12 VCD, 0-6 A.
* Soporte universal (base triangular con varilla).
* Dos cables banana con caimanes.
DESARROLLO
1.
Se introdujo la varilla en el orificio del extremo de la barra-soporte y se atornilló. Posteriormente se conectó el alambre-U en la misma.
2. Se instalaron en la montura magnética los imanes y las placas rectangulares.
3. Se colocó la montura magnética en forma vertical, conectando el alambre-U de forma que la parte inferior del mismo estuviera en la región central de la montura magnética.
4. Se ajustaron los tornillos de la montura magnética lo necesario para que el alambre-U pudieraoscilar libremente.
5. Se conectaron los cables banana-banana a la parte superior de la barra-soporte con las entradas DC de la fuente de potencia, para después utilizarlos como interruptores para transmitir pulsos de corriente al alambre.
6. Asegurandonos que las perillas estuvieran en cero se encendió la fuente de potencia y gradualmente se fue aumentando el valor del voltaje y de la corriente eléctrica hasta un valor maximo de 12 VCD y 6 A, respectivamente.
7. Se observó el comportamiento del alambre-U y se repitió el proceso invirtiendo el orden de los cables banana-banana.

Figura 2. Arreglo experimental.

RESULTADOS
Debido a que el alambre pasa por una región en la que existe un campo uniforme B y que por el alambre circula una corriente i, analizamos la relación F=iL×B para describir cualitativamente el movimiento del alambre dentro del campo mencionado.
A continuación se muestra el diagrama correspondiente al primer procedimiento, en el que se indican la dirección de la corriente y del campo magnético. Observamos que el alambre-U se movió hacia la placa vertical de la montura magnética, mediante el analisis de la regla de la mano derecha determinamos la dirección de la fuerza magnética. Dicha fuerza coincidió con el movimiento observado en el experimento.Figura 3. Diagrama del procedimiento 1
En seguida presentamos el diagrama correspondiente al segundo procedimiento, invirtiendo el sentido de la corriente.
A diferencia del caso anterior el alambre se movió en dirección contraria, esto implica que la fuerza magnética va en la misma dirección del movimiento lo cual corroboramos con la regla de la mano derecha.

Figura 4. Diagrama correspondiente a la inversión de la corriente
Analizando el experimento desde la perspectiva de la fuerza de Lorentz, sobre una carga eléctrica en movimiento dentro de un campo magnético (ver figura x). Pudimos observar que la fuerza eléctrica pudo ser despreciada debido a que sus efectos son imperceptibles a comparación con la fuerza magnética; por lo tanto en el movimiento del alambre prevalece la dirección de la fuerza magnética.

Fe
FR
Fm

Figura 5.
Diagrama de fuerzas

CONCLUSIÓN
En base a nuestras observaciones y analisis verificamos la relación vectorial existente entre la fuerza que ejerce el campo magnético y la corriente eléctrica que transporta un alambre. Cabe destacar que en el analisis se desprecio la fuerza eléctrica, lo cual no quiere decir que ésta no exista.

Referencias.
[1]. https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_magnética
[2].
https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_de_Lorentz

Montar el dispositivo limpio y seco, verificar que las uniones queden ajustadas para evitar fugas, posteriormente calentar el matraz de 3 a 5º C arriba de la temperatura ambiente, observandose que no exista desplazamiento en la columna de mercurio y continuar calentando hasta 58º C, suspender el calentamiento y esperar aproximadamente 45segundos para que la temperatura se estabilice y sellar el tubo latex mediante las pinzas mohr. Registrar la diferencia de niveles de las ramas del manómetro de mercurio (Pi), introducir inmediatamente 0.2 mL. de líquido problema al matraz de bola por medio de una jeringa (sin aire), registrar el incremento de presión cada 15 segundos durante 45 segundos y considerar el valor maximo como el valor de presión final (Pf). Este punto maximo es el que corresponde a la temperatura de trabajo.

DISPOSITIVO DEL APARATO


RESULTADOS:
Obtener los siguientes datos
m = masa del líquido problema
T = Temperatura absoluta
V = Volumen del recipiente (1,125 L)
R = Constante universal de los gases

CALCULOS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS:

* Con los datos obtenidos:
a. Calcular la presión parcial del líquido volatil
b. Calcular el peso molecular del líquido volatil

* Cumplimiento del objetivo de la practica.
* Cumplimiento del objetivo planteado por el alumno.

CUESTIONARIO

1. ¿Que nos dice la Ley de Dalton?
2. ¿Qué sucedería si inyectaramos un segundo líquido volatil?
3. ¿Qué característica debe tener un líquido para ser utilizado es esta practica?


MANEJO DE RESIDUOS

No se degeneran residuos




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