PRACTICA N09 - TERMODINAMICA

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PRÁCTICA Nº 09
TRANSICIÓN DE FASE DE SUSTANCIAS PURAS Y MEZCLAS REALES
I. INTRODUCCIÓN
Una sustancia pura es toda sustancia que tiene su composición química homogénea e
invariante. Por ejemplo: el agua, el nitrógeno, el oxígeno, el amoníaco y muchos más.
La sustancia pura puede presentarse en distintas fases, gas líquido. Dependiendo de
los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o
vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez.1
El comportamiento de cada componente de la mezcla es el que corresponde a un gas
real y su influencia sobre los otros componentes es apreciable, en cuyo caso
tendremos una mezcla real de gases reales. Cada componente se comporta como gas
real, pero su interacción con los restantes componentes es despreciable.2 Las
siguientes ecuaciones representan la relación de p, v y T para mezclas de gases reales.
2
Mezclas homogéneas de distintas componentes
- Mezclas de gases inertes
- De gases químicamente activos
- Soluciones líquidas
Mezclas heterogéneas
- mezcla de diferentes gases en contacto con mezcla de diferentes líquidos
- mezcla de un gas con dos sólidos
Fase:
Sistema o una porción de sistema constituido por cualquier número de componentes.
- Homogeneidad → uniformidad física y química a nivel macroscópico.
- Límite definido → se le puede asignar un volumen, una masa. Todas las
propiedades termodinámicas extensivas.
- Fases de un cuerpo puro → un solo constituyente.3
La importancia de esta práctica es saber reconocer la diferencia entre tipos de
mezclas, fases y sustancias. Una mezcla de dos o más fases de una sustancia pura
sigue siendo sustancia pura, siempre que la composición química de las fases sea la
misma. Una mezcla de hielo y agua líquida es una sustancia pura porque ambas fases
tienen la misma composición química.3
II. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Gráfica 1. Moles de etanol y % v/v de etanol. Relación entre ambos aspectos, donde
el porcentaje v/v de etanol en cada tubo se grafica con respecto al número de moles
del mismo.
Gráfica 2. Moles de sacarosa y su porcentaje p/p. Relación entre ambos aspectos,
donde el porcentaje p/p de sacarosa en cada tubo se grafica con respecto al número de
moles del mismo.
En la gráfica 1 y 2 se puede apreciar una línea positiva ascendente, lo que indica una
relación directa entre ambos factores, es decir, que entre más concentración haya de la
sustancia de etanol y sacarosa para las diferentes mezclas en el agua mayor será su
porcentaje y podemos corroborar esto con los valores mostrados en la tabla 1 y 2
(anexos). Además, debido a la posición de las coordenadas, se podría decir también
que existe una relación directamente proporcional entre ambos factores de las dos
gráficas, es decir que, ante la duplicación, triplicación, etc. del factor X, el factor Y
también se ve afectado por el mismo cambio.
Gráfica 3. Moles de etanol y temperatura de ebullición de cada mezcla (Tb). La
relación gráfica de ambos factores es sobre Tb °C respecto al número de moles del
etanol en cada tubo.
Gráfica 4. Moles de sacarosa y temperatura de ebullición de la mezcla (Tb). La
relación gráfica de ambos factores es sobre Tb °C respecto al número de moles de la
sacarosa en cada tubo.
En la gráfica 3. se observa una línea descendente, lo que indica una relación inversa
entre ambos factores, es decir que, a mayor número de moles del etanol en la mezcla,
la temperatura de ebullición de la mezcla agua-etanol disminuye, así como se muestra
también en la tabla 1 de anexos. Por el contrario, en la gráfica 4. se aprecia una
relación directa entre esos mismos factores, donde a más moles de sacarosa, mayor
temperatura de ebullición de la mezcla. En este caso, no se podría mencionar una
relación proporcional en ninguna de las dos gráficas (3 y 4), ya que los valores de
ambos factores no presentan las mismas proporciones de cambio, lo cual se puede
evidenciar en la posición de sus coordenadas que no llegan a formar una línea como
en la gráfica 1 y 2.
En la gráfica 3 vemos la disminución de Tb con respecto a los moles de etanol. Esto
se debe a las propiedades físicas y químicas que tienen cada uno de los compuestos.
El valor de 90°C pertenece a la mezcla pura de agua en el primer tubo, que es la
temperatura a la que normalmente ebulle el agua en la región de Arequipa; asimismo,
65 °C pertenece al etanol puro en el último tubo, siendo el agua quien tiene un mayor
punto de ebullición. y por eso, cuanto más agua había que etanol, la mezcla se
acercaba al Tb del agua, y, cuanto más etanol había que agua, el Tb de la mezcla se
acercaba más a la Tb del etanol mismo. En el caso de la gráfica 4, la sacarosa es la
que tiene mayor temperatura de ebullición que el agua (tabla 3. Anexos) siendo el
punto máximo de Tb al que podría llegar la mezcla, y, al igual que en la anterior
gráfica, cuando la mezcla presentaba mayor cantidad de agua que sacarosa, la mezcla
se acercaba a la temperatura de ebullición del agua, y, cuando había más sacarosa que
agua, la mezcla se acercaba a Tb de la sacarosa (102 °C).
De igual forma, se puede decir que hubo un punto intermedio en las gráfica 3 y 4,
cuando se utilizó la misma cantidad de ml de ambas sustancias (100 ml y 100ml). En
el caso de agua-etanol, en ese punto el valor de Tb fue de 75 °C (tabla 1. Anexos), y
en la mezcla agua-sacarosa, fue de 95°C, los cuales vendrían a ser un valor medio
entre el punto de ebullición de ambos compuestos utilizados en las diferentes mezclas
(agua-etanol y agua-sacarosa).
III. SUGERENCIAS
● Conocer el contenido de etanol absoluto (grados) con el que se trabajará para indicar
el porcentaje de volumen que se emplea en el experimento.
● Conocer la concentración y porcentaje total de la sacarosa para indicar el porcentaje
que tendrá cada tubo de ensayo.
● Agenciarse de instrumentos especializados para la toma de medida de los volúmenes
y así obtener datos más exactos y precisos.
● Conocer y convertir a las unidades correctas.4
IV. REFERENCIAS
1. Vega J. SUSTANCIA PURA [Internet]. Unet.edu.ve. 2021 [citado el 9 de
junio de 2021]. Disponible en:
http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-65.htm
2. Mezcla de gases reales - Documentación de Termodinámica 0.1.0 [Internet].
Termodinámica.readthedocs.io. 2021 [citado el 9 de junio de 2021].
Disponible en:
http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-65.htm
https://termodinamica.readthedocs.io/en/latest/multicomponentes_gases_reales
.htm
3. SUSTANCIAS PURAS [Internet]. Fceia.unr.edu.ar. 2021 [citado el 9 de junio
de 2021]. Disponible en:
https://www.fceia.unr.edu.ar/fisica2ecen/descargas/apuntes/SustanciasPuras-2
018-CopiaSlides.pdf
4. Medina E. Transicion de fase de sustancias puras y mezclas reales [Internet].
Microsoftstream.com. 2021 [citado el 14 de junio de 2021]. Disponible en:
https://web.microsoftstream.com/video/9f8a5f87-8b77-4104-a44d-4703cbf76a
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https://termodinamica.readthedocs.io/en/latest/multicomponentes_gases_reales.htm
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https://www.fceia.unr.edu.ar/fisica2ecen/descargas/apuntes/SustanciasPuras-2018-CopiaSlides.pdf
https://www.fceia.unr.edu.ar/fisica2ecen/descargas/apuntes/SustanciasPuras-2018-CopiaSlides.pdf
https://web.microsoftstream.com/video/9f8a5f87-8b77-4104-a44d-4703cbf76a58
https://web.microsoftstream.com/video/9f8a5f87-8b77-4104-a44d-4703cbf76a58