Determinación de propiedades de sustancias puras

Física. Química. Fuerzas. Tensión superficial. Forma esférica de las gotas. Correlación de Hakin. Método del anillo

  • Enviado por: Federico Hasbach Melchor
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 12 páginas
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Practica V

Aplicación de las constantes criticas en la determinación de las propiedades de las sustancias puras.

OBJETIVO

Determinar a partir de datos experimentales la tensión superficial del agua ala temperatura ambiente por el método del anillo y por la correlación de Hakin que es en función de la presión critica y la temperatura critica para hacer un análisis comparativo de los métodos.

INTRODUCCION TEORICA

Se podría nombrar ala tensión superficial de forma reducida como una fuerza que actúa en la superficie de los líquidos por unidad de longitud, pero es necesario detallar algunos aspectos que forman parte de este fenómeno.

A diferencia de los gases, que presentan moléculas muy separadas por distancias relativamente grandes, los líquidos tiene fuerzas eléctricas de atracción entre las moléculas son atraídas en todas direcciones por las moléculas vecinas sin embargo, se tiene que cuando una molécula se encuentra cercana ala superficie o en una superficie libre, presenta menor fuerza de atracción en esa dirección, es decir que existe una fuerza que actúa sobre una molécula impulsora al interior del liquido.

A sí se tiene que cualquier sistema que tienda a alcanzar una condición de equilibrio donde la energía potencial desarrollada por dicho sistema sea mínima. Causa de la fuerza neta que actúa sobre las moléculas de la superficie libre o cerca de ella, él liquido se ajustara a su forma hasta que sea mínima su área superficial.

Al cambiar de forma él liquido, la superficie realiza un trabajo y este se estira, o bien se encuentra en un estado de tensión y por esto recibe el nombre de tensión superficial.

Además de la tensión superficial a pesar de todo lo dicho puede variar en función de la temperatura esta se a determinado causa de un liquido expuesto por así decirlo al aire.

Presenta una tensión superficial diferente ala obtenida cuando es expuesto a su propio vapor. Así también puede cambiar al estar en contacto con algún liquido, como por ejemplo: la tensión superficial del mercurio, en contacto con el aire es de 0.482 kg./m³ pero al estar en contacto con el agua desciende a 0.402 kg./m³.

Otro de los aspectos importantes que se observan en la tensión superficial, se deja ver cuando entra en contacto un liquido con un sólido. Formando un ángulo de cero grados con la superficie, esto se puede notar en varios casos.

EFECTOS DE LA TENSION SUPERFICIAL

El tamaño de una gota y una burbuja, el tamaño de una gota de un liquido en el aire tendrá una forma esférica si es que no sufre los efectos de la resistencia producidos por el movimiento. El mecanismo que mantiene unida ala gota y le da forma esférica es la tensión superficial. Esta tensión tiende a hacer que la presión del liquido dentro de la gota sea mayor que la del aire que la rodea.

Las líneas de grandes pendientes ala izquierda del diagrama son por ende isotermas del liquido. A una temperatura algo mayor el comportamiento es cualitativamente el mismo.

En el estado critico lo podemos aplicar en la ecuación de Vander Walls se toma en la forma dad por la ecuación desarrollando el paréntesis y dividiendo el resultado por la presión y se expresa como mas adelante lo veremos.

DESARROLLO EXPERIMENTAL

  • Calibración del equipo

  • Se abren las pinzas para liberar el sistema de muelles.

  • Se alcanza el equilibrio haciendo que el dial coincida con la raya horizontal marcada en el espejo.

  • Se gira la carátula del vernier a manera que el cero del vernier coincida con el cero de la carátula.

  • Medición del testigo

  • Se coloca el testigo en el anillo, teniendo cerradas las pinzas.

  • Se abren las pinzas.

  • Se lleva al equilibrio el sistema.

  • Se toma la lectura indicada en el vernier.

  • Se quita el testigo del anillo.

  • Se regresa el vernier a cero.

  • Se cierran las pinzas.

  • Medición del agua

  • Se coloca la muestra de agua sobre la plataforma.

  • Se sube la plataforma.

  • Se ajusta el sistema de manera que el anillo se confunda con el menisco del agua.

  • Se abren las pinzas.

  • Se lleva el sistema de muelles al equilibrio.

  • De forma cuidadosa y simultanea, se comienza a bajar la muestra sin perder el equilibrio, es decir ajustando cada vez que sea necesario hasta que el anillo salga disparado del agua.

  • Se baja la plataforma y se regresa el vernier a cero.

  • Se cierran las pinzas.

  • MATERIAL Y SUSTANCIAS

    Balanza de torsión

    Vaso de precipitado

    'Determinación de propiedades de sustancias puras'
    Termómetro

    TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

    DATO

    MEDICION

    UNIDADES

    

    66.6

    D/CM

     

    94.6

    D/CM

    TEMPERATURA

    24

    ºC

    MASA

    0.5

    GRAMOS

    GRAVEDAD

    978

    CM/S²

    R

    0.974

    CM

    r

    0.0195

    CM

    DENSIDAD

    0.99726

    G/CM³

    PRESIÓN CRITICA

    220.9

    BAR

    TEMPERATURA CRIT.

    647.29

    KELVIN

    FACTOR PITZER

    0.344

    TENSION BIBLIO.

    72.13

    D/CM

    TABLA DE ECUACIONES

    CALCULO

    ECUACIÓN

    CONSTANTE TENSIOMETRO

    K=mg/

    FUERZA MAXIMA

    Wo = K(  )

    FACTOR DE CORRECCION

    [0.04535-1.679/R/r+0.0009075/³R³]1/2+.725

    TENSION SUPERFIAL

    WoF/4r

    PRESIÓN TOTAL

    P/PC

    TEMPERATURA

    TR-TC

    SUSTANCIAS POLARES

    LogPt+1.7W+1.552

    Q

    0.156+0.365W-1.754X-13.57X²-0.506W²+1.287WX

    M

    1.21+0.5385W-14.61X-32.07X²-1.656W²+22.03WX

    TENSION SUPERFICIAL

    Pc2/3(Tc)1/3q(1-TAMBIENTE/Tc/0.4)M

    PORCIENTO DE ERROR Ra

    [RA-RBIBLIO]100/RBIBLIO

    PORCIENTO DE ERROR Rb

    [Rb-RBIBLIO]100/RBIBLIO

    CALCULOS

    Calcular la constante del tensiometro:

    K= 0.5g(978cm/s²)

    66.6d/cm

    K=7.3423

    Calcular la fuerza máxima aplicada al liquido:

    Wo =(7.3423)(94.6d/cm)

    Wo = 694.5855

    Calcular el factor de corrección de la medición con el liquido:

    F=[0.04535-((1.679)/(0.974/0.195))+((0.0009075)(694.58)/ (3.1416³)(.974)³(.997296)]½+0.725

    F=[0.04535-0.03361+0.02206]½+0.725

    F=0.85159

    Calcular la tensión superficial:

    Ts = (694.5855)(0.8515)

    4(3.1416)(0.974)

    Ts =48.47 d/cm

    Calcular el factor de steal para sustancias polares (X):

    T =(0.6)(647.29) =388.374 =115.224ºC

    Pi =1.433+(1.985-1.433)/(120-110)(115.224-110)

    Pi=1.72136 bar

    Pt =1.72136 bar

    220.9 bar

    PT= 7.7925 X10-³

    X= log 7.7925 X10-³+(1.7)(0.344)+1.552

    X=0.02847

    Calcular los valores de q y m de la correlación de hakin:

    Q= 0.156+0.365(0.344)-1.754(0.02847)-13.57(0.02847)²-0.506(0.344)²+1.287(0.344)(.02847)

    Q= 0.1733

    M=1.21+(0.5385)(0.344)-14.61(0.02847)-32.07(0.02847)²-1.656(0.344)²+22.03(0.344)(0.02847)

    M= 0.9730

    Calcular la tensión superficial con la correlación de hakin:

    T =(220.9)²'³(647.29)1/3(.1733)((1-)(297.15/647.29)/0.4).9730

    T= 73.45 d/cm

    Calcular el porciento de error de RA y rb con respecto al valor bibliografico:

    %E RA= [72.13-48.47](100)

    72.13

    %E =32.80%

    %E rb= [72.13-73.45](100)

    72.13

    %E= 1.8%

    Tabla de resultados

    CALCULO

    RESULTADO

    CONSTANTE

    7.3423

    FUERZA MAXIMA

    694.5855

    FACTOR DE CORRECION

    0.85159

    TENSIÓN SUPERFICIAL

    48.47 D/CM

    PRESIÓN INTERPOLADA

    1.72136 BARES

    TEMPERATURA

    115.224 ºC

    PRESIÓN TOTAL

    7.7925 X10 -3

    FACTOR DE STEAL

    0.02847

    Q

    0.1733

    M

    0.9730

    TENSIÓN DE HAKIN

    73.45 D/CM

    %e RA

    32.80%

    %e RB

    1.8%

    ANÁLISIS COMPARATIVO DE LOS DOS METODOS EMPLEADOS EN LA EXPERIMENTACIÓN

    Como se pudo ver anteriormente el segundo método el de HAKIN es él más preciso por que tan solo sé tubo un error de 1.8% ya que con el método del anillo si tiene un error en la medición té falla él calculo o el error es demasiado grande como lo fue en esta ocasión por lo tanto es mas preciso el de la correlación de HAKIN.

    ANÁLISIS DE RESULTADOS

    En los resultados mostrados anteriormente se pudo mostrar que hubo un error en la medición y esto nos vario notablemente los resultados de la experimentación con el método del anillo y el otro método esta un poco más laboriosos pero es notablemente más exacto además de que en todas las sustituciones aritméticas era pura sustitución por lo que los cálculos no representaron mayor problema.

    Conclusión

    Mi conclusión es que hay que ser mas cuidadosos en la utilización y medición de los diferentes equipos existentes en el laboratorio por en esta ocasión nos dio un porciento de error demasiado grande y esto causa de un error de medición y para ser mas exacto fue un error de medición personal por no tener mas cuidado.

    BIBLIOGRAFIA

    Química

    Raymond Chang

    Mc Graw Hill

    1998

    Manual del Ingeniero Quimico

    PERRY

    I

    'Determinación de propiedades de sustancias puras'

    'Determinación de propiedades de sustancias puras'

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