DETERMINAÇÃO DA ENTALPIA E ENTROPIA DE VAPORIZAÇÃO DE LÍQUIDOS PUROS

DETERMINAÇÃO DA ENTALPIA E ENTROPIA DE VAPORIZAÇÃO DE LÍQUIDOS PUROS

João Luís Lealdini RA 607797 ; Nayara Bonfim RA 573302

Data: 31/08/2018

Resumo

A entalpia é uma grandeza física usada para mensurar a quantidade de calor de um sistema. A entropia, também uma grandeza física, é usada para mensurar o nível de desordem de um sistema. Mediu-se as diferentes temperaturas de vaporização em relação a variação da pressão dos líquidos hexano e ciclohexano. Os resultados esperados mostraram proximidade com os valores da literatura, e também a validade da regra de Ramsay-Young.

Introdução

Substâncias simples podem ser encontradas em diferentes estados físicos, dentre eles: líquido, sólido e gasoso. Nos líquidos as forças intermoleculares são fortes o suficiente para manter as moléculas juntas. Assim como os líquidos, os sólidos não são muito compressíveis pois as moléculas não têm muito espaço livre entre elas. Os gases diferem dos sólidos e líquidos na energia cinética média entre as moléculas, que é muito maior que a energia de atração entre elas.

A pressão de vapor é a tendência que um líquido tem de evaporar. No líquido, as moléculas podem escapar da superfície para a fase gasosa pela evaporação ou vaporização e isso ocorre porque essas moléculas, em determinado instante, possuem energia cinética suficiente para vencer as forças atrativas de suas vizinhas e escapar para a fase gasosa.

A vaporização é o processo o qual um líquido é convertido em vapor, e

este é um processo endotérmico. Quando a temperatura do sistema aumenta,

aumenta também a velocidade com que as moléculas se movem, com isso, cada vez

se torna maior o número de moléculas com energia suficiente para se libertar da

interação das vizinhas, se desprendendo o líquido. A ebulição ocorre quando a

pressão de vapor do líquido for igual à pressão externa que age na superfície

do líquido fazendo com que as bolhas de vapor sejam capazes de se formar no

interior do líquido.

A entalpia de vaporização é a energia necessária que deve ser absorvida

para vaporizar uma certa quantidade de uma determinada substância que está em

equilíbrio

Pode-se definir a entropia como sendo o grau de desordem das partículas

em um sistema, que segundo Rudolf Clausius a

variação da entalpia se dá por:

∆S=Q/T

Onde:

ΔS= a variação da entalpia

Q=quantidade de calor

T= temperatura

Gibbs definiu a entalpia através da expressão:

∆H = ∆U + p∆V = ∆U + W

onde W representa o trabalho. Como:

∆U = Q - W

Assim,

∆H = Q

U é a energia interna de um sistema e PV mensura a quantidade de energia associada ao conjunto da vizinhança pois o sistema ocupa um volume V quando submetido à pressão constante P. Assim, PV é o máximo trabalho executável pela

vizinhança sobre o sistema. Uma transformação física ou química (exotérmica ou endotérmica) é dita pelo sinal da variação da entalpia. Quando ∆H é positivo, então a transformação ocorrida é exotérmica. Analogamente, quando o ∆H é negativo, a transformação ocorrida é endotérmica.

Resultados e Discussões

Realizou-se as medidas das diferentes temperaturas de vaporização dos líquidos hexano e ciclohexano conforme as pressão de vapor era alterada. Segue abaixo a tabela com os valores do ciclohexano (Tabela 1) e do hexano (Tabela 2) convertidos para o SI. As medidas foram feitas através da diferença das alturas das colunas em mmHg.

Tabela 1. Valores de temperaturas e correspondentes pressões de vapor do ciclohexano

Temperatura (Kelvin)

Pressão (Pascal)

309,15

5199,48

313,15

7199,28

319,15

9865,68

324,15

12798,72

325,15

15198,48

329,15

16531,68

331,15

18531,48

333,15

21464,52

337,15

34796,72

339,15

26797,32

342,15

29463,72

345,15

32796,52

347,15

34796,52

348,15

36796,32

349,15

38129,32

352,15

40129,32

Tabela 2. Valores de temperaturas e correspondentes pressões de vapor do Hexano

Temperatura (Kelvin)

Pressão (Pascal)

300,15

57865,88

302,15

8532,48

306,15

10532,28

310,15

11865,48