Determinação da Entropia e Entalpia Média

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Partindo-se desses conceitos e da equação de Clapeyron, podemos deduzir uma fórmula que será possível calcular a entalpia média molar de vaporização a partir de medidas de pressão de vapor de um líquido a várias temperaturas diferentes:

[pic 2]

Uma vez que ∆Svap=∆Hmolarvap/T, com o ∆Hmolarvap o calor de vaporização molar do líquido, na fronteira líquido/vapor a equação de clayperon pode ser escrita como:

[pic 3]

Sabendo que ∆Vmolar=V(v)-V(l), temos que V(v) >>V(l), então, Vmol(v) -Vmol(l) ≈ V(gas), e considerando que a fase de vapor se comporta idealmente (gás ideal) temos:

[pic 4]

Substituindo na equação de Clausius:

[pic 5]

cuja integração desde a temperatura To, onde a pressão de vapor é po até a temperatura T, onde a pressão de vapor é p resulta em:

[pic 6]

com a hipótese que ΔHvaporiz seja constante nesse intervalo de temperatura, resulta na equação de Clausius-Clapeyron:

[pic 7]

que mostra que ln p decresce linearmente com 1/T e que o coeficiente angular da curva ln p em função de 1/T é proporcional ao ΔHvaporiz. Quando po =1atm, To é a temperatura normal de vaporização do líquido, neste caso:

[pic 8]

Rearranjando matematicamente, temos por fim:

[pic 9]

Objetivo:

Determinar a variação da entalpia e da entropia médios de vaporização.

Materiais:

- Proveta 10 mL

- Béquer 500 Ml

- Termômetro (∆1ºC)

- Haste universal

- Chapa aquecedora

- Barra de agitação magnética

- Gelo

- Cuba

- Garras

Procedimento experimental:

Em um béquer de 500,0 mL adicionou-se água deaerada, Esta mesma água foi adicionada em uma proveta de 10 mL, a qual foi colocada dentro do béquer, virada para baixo, aquecendo-a, objetivando o escape de gases dissolvidos restantes. Mediante agitação, para que a pressão fosse reduzida e a temperatura do meio homogeneizada, aqueceu o béquer que continha a proveta dentro, até uma temperatura de 85°C, em uma chapa aquecedora. A temperatura da água do bécker foi controlada por um termômetro. Após atingir a temperatura esperada de 85°C, desligou-se a chapa de aquecimento e esperou até que a temperatura do meio atingisse 80°C; anotou-se o volume percorrido, levando em consideração um erro de 0,2 mL. Após isso, sucessivamente, anotou-se o volume percorrido conforme a temperatura diminuía para 65°C, 60°C, 55°C e 50°C. Ao atingir 50°C utilizou-se cubos de gelo para resfriar a temperatura do bécker rapidamente e anotou-se o valor de volume percorrido ao atingir uma temperatura de 2°C.

Resultados e discussão:

Com o procedimento realizado foi possível observar a variação da pressão de vapor da água com a temperatura (Os cálculos se encontram em anexo). Como é possível observar na tabela abaixo (valor aprisionado tem como média dos dados dos 5 grupos):

Θ/ºC

T/K

Vapris corrigido (mL) médio

Par seco (atm)

Pvap

Log Pvap

1/T (K)

85

358,15

9,53

0,561

0,350

-0,4559

0,002792

80

353,15

8,32

0,633

0,278

-0,5559

0,002831

75

348,15

7,56

0,687

0,224

-0,6497

0,002872

70

343,15

6,94

0,738

0,173

-0,7620

0,002914

65

338,15

6,40

0,788

0,123

-0,9101

0,002957

60

333,15

5,86

0,848

0,063

-1,200

0,003001

55

328,15

5,66

0,865

0,046

-1,337

0,003047

50

323,15

5,58