ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA AGROPECUARIA DE MANABÍ MANUEL FÉLIX LÓPEZ “ESPAM MFL”

CARRERA AGROINDUSTRIAS

VII SEMESTRE

OPERACIONES UNITARIAS III

Tema:

PRESION DE VAPOR Y PRESION DE VACIO

AUTORA:

Silvia Annabelle Saltos Flores

FACILITADOR:

Ing. Lenin Pita

Calceta, 16 de Noviembre de 2010

Presión de Vapor

Para poder entender muchos fenómenos que suceden en la vida diaria hay que conocer lo que es la Presión de Vapor. Para simplificar e ilustrar utilicemos el esquema que sigue:

En el dibujo se representa un recipiente cerrado, lleno parcialmente de un líquido (azul).Este líquido como toda sustancia está constituido por moléculas (bolitas negras), que están en constante movimiento al azar en todas direcciones. Este movimiento errático, hace que se produzcan choques entre ellas, de estos choques las moléculas intercambian energía, tal y como hacen las bolas de billar al chocar; algunas aceleran, mientras otras se frenan.En este constante choque e intercambio de energía, algunas moléculas pueden alcanzar tal velocidad, que si están cerca de la superficie pueden saltar del líquido (bolitas rojas) al espacio cerrado exterior como gases. A este proceso de conversión lenta de los líquidos a gases se les llama evaporación.A medida que más y más moléculas pasan al estado de vapor, la presión dentro del espacio cerrado sobre el líquido aumenta, este aumento no es indefinido, y hay un valor de presión para el cual por cada molécula que logra escapar del líquido necesariamente regresa una de las gaseosas a él, por lo que se establece un equilibrio y la presión no sigue subiendo. Esta presión se conoce como Presión de Vapor Saturado.

La presión de vapor saturado depende de dos factores:

1. La naturaleza del líquido 2. La temperatura

Influencia de la naturaleza del líquido

El valor de la presión de vapor saturado de un líquido, da una idea clara de su volatilidad, los líquidos más volátiles (éter, gasolina, acetona, etc.) tienen una presión de vapor saturado más alta, por lo que este tipo de líquidos, confinados en un recipiente cerrado, mantendrán a la misma temperatura, un presión mayor que otros menos volátiles. Eso explica porqué, a temperatura ambiente en verano, cuando destapamos un recipiente con gasolina, notamos que hay una presión considerable en el interior, mientras que si el líquido es por ejemplo;

agua, cuya presión de vapor saturado es más baja, apenas lo notamos cuando se destapa el recipiente.

Influencia de la temperatura

Del mismo modo, habremos notado que la presión de vapor de saturación crece con el aumento de la temperatura, de esta forma si colocamos un líquido poco volátil como el agua en un recipiente y lo calentamos, obtendremos el mismo efecto del punto anterior, es decir una presión notable al destaparlo.La relación entre la temperatura y la presión de vapor saturado de las sustancias, no es una línea recta, en otras palabras, si se duplica la temperatura, no necesariamente se duplicará la presión, pero si se cumplirá siempre, que para cada valor de temperatura, habrá un valor fijo de presión de vapor saturado para cada líquido.La explicación de este fenómeno se basa en el aumento de energía de las moléculas al calentarse.Cuando un líquido se calienta, estamos suministrándole energía. Esta energía se traduce en aumento de velocidad de las moléculas que lo componen, lo que a su vez significa, que los choques entre ellas serán más frecuentes y violentos.Es fácil darse cuenta entonces, que la cantidad de moléculas que alcanzarán suficiente velocidad para pasar al estado gaseoso será mucho mayor, y por tanto mayor también la presión.

Punto de ebullición

El efecto de evaporación explicado hasta aquí; donde para cada valor de temperatura, se establece un equilibrio entre las moléculas que abandonan el líquido desde su superficie como gases y las que regresan a él para dar un valor presión, se cumple de igual modo aunque la naturaleza del gas que está estableciendo la presión sea otro diferente a los vapores del propio líquido.Supongamos que tenemos un líquido confinado a un recipiente abierto como se muestra, en este caso sobre el líquido actúa el aire a la presión de la atmósfera, si esta presión es mayor que la presión de vapor saturado del líquido a esa temperatura, la evaporación será muy lenta, y se deberá básicamente, a que siempre en el incesante choque entre ellas, alguna de manera esporádica,

alcanzará la energía suficiente para pasar al estado gaseoso con la posibilidad de abandonar el recipiente, especialmente si hay alguna corriente de gases que la arrastre.Si comenzamos a incrementar la temperatura del sistema, cada vez será mayor la cantidad de moléculas que lo abandonen y se irá incrementando gradualmente la evaporación. Cuando se alcance una temperatura tal, para la cual, el valor de la presión de vapor saturado del líquido en cuestión, sea igual al valor de la presión atmosférica, la evaporación se producirá en toda la masa del líquido, se dice entonces que el líquido entra en ebullición (hierve). Si se ha comprendido hasta aquí podemos ahora definir el punto de ebullición como:

El valor de la temperatura para la cual la presión de vapor saturado de un líquido cualquiera,alcanza la presión a que está sometido.

Se puede deducir fácilmente que el punto de ebullición de un líquido dependerá de la presión a que esté sometido y será más bajo para bajas presiones y más alto para el caso contrario.Este fenómeno se aprovecha en la práctica para muchas aplicaciones, algunas tan simples como la conocida olla a presión,  y otras tan complejas e importantes como las  grandes calderas de vapor, las máquinas refrigeradoras o la producción de aire líquido.

Es decir q la presión de vapor no es otra cosa que presión de la fase gaseosa o vapor de un sólido o un líquido sobre la fase líquida, para una temperatura determinada, en la que la fase líquida y el vapor se encuentran en equilibrio dinámico.

Medición y unidades

La presión de vapor es medida en unidades standar de presión. El Sistema Internacional de Unidades (SI) reconoce a la presión como una unidad derivada de la fuerza ejercida a través de un de un área determinada, a esta unidad se le conoce por el nombre de Pascal (Pa). Un pascal es equivalente a un Newton por metro cuadrado (N·m-2 or kg·m-1·s-2).

La medición experimental de la presión de vapor es un procedimiento simple para presiones similares que estén entre 1 y 200 kPa. Resultados más exactos son obtenidos cerca del punto de ebullición de cada sustancia en particular y con índice de error más significativo en mediciones menores a 1 kPa. Con frecuencia, algunos procedimientos consisten en purificar las sustancias que son analizadas, aislándolas la sustancia deseada en un contenedor, evitando cualquier gas indeseado y midiendo la presión de equilibrio de la fase gaseosa de la sustancia en el sistema cerrado a distintas temperaturas. El uso de herramientas como un isoteniscópio genera una mayor exactitud en el proceso.

PRESION DE VACIO

La presión de vacio es aquella que se mide como la diferencia entre una presión atmosférica y la presión absoluta (cero absoluto).

Medidores de vacío

En términos generales los medidores de vacío se clasifican en directos, o que miden directamente la fuerza que ejerce el gas en una superficie o indirectos o que miden la presión del gas por los efectos que esta pueda tener en otra magnitud física. El presente

artículo trata de la medición de vacíos principalmente en el rango 1- 1000 micras y en ese rango el único medidor directo posible es el manómetro Mc Leod. Desafortunadamente este manómetro es muy engorroso de usar y se utiliza casi exclusivamente para calibrar los otros medidores. Por ello el aparato que pretendemos construir utiliza la técnica indirecta de medición.

Medición por thermocouple. La galga medidora consiste en una ampolla de dos o tres centímetros cúbicos en cuyo interior hay un filamento de platino de unos cuantos ohmios de resistencia. La temperatura en el centro de ese filamento se mide mediante un termopar soldado con el. Muchas veces este termopar es simplemente un hilo muy fino, soldado al filamento de manera que el termopar se realiza entre este sensor y el filamento. El filamento se calienta a voltaje constante. El termopar da una pequeña señal continua tanto más alta cuanto más baja sea la presión en la cámara. Generalmente la temperatura a que trabajas los filamentos de estas galgas no exceden de 300 ºC para evitar que posibles componentes que haya en el aire se carbonicen y se depositen en el filamento alterando su calibración.

Medición por galga Pirani. El sensor consiste en una ampolla en la que se encuentra un fino filamento de platino por el cual se hace pasar una corriente eléctrica. La temperatura de este filamento es inversamente proporcional a la presión del gas en el interior de la ampolla. Generalmente la galga Pirani se compone de dos ampollas idénticas una de ellas está abierta para conectarse a la presión a medir mientras que la otra (que se considera como referencia) se encuentra sellada a una vacío muy bajo. Las dos ampollas con otras dos resistencias configuran un puente de Weastone. Las galgas Pirani, son generalmente más sensibles y dos o tres veces más caras que las de termopar.

BIBLIOGRAFIA:

http://www.sabelotodo.org/fisica/presionvapor.html

http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

http://www.cientificosaficionados.com/tbo/medidores%20vacio/medidor%20de%20vacio.htm