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

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