TERMODINAMICA IPRACTICA DE LABORATORIO N 1NOMBRES: Jorge Cuzco, Moncayo Freddy, Israel Sarmiento, Cristian Torres, Andrs Vacacela.GRUPO N: 1

I. TEMA: CONCEPTO DE LINEA DE SATURACION TABLAS DE VAPORII. OBJETIVOS.OBJETIVO GENERAL Realizar la prctica de laboratorio de termodinmica correspondiente al tema sobre el concepto de lnea de saturacin y sobre las tablas de vapor.OBJETIVOS ESPECFICOS: Estudiar la relacin entre presin y temperatura de vaporizacin de un fluido (Agua). Comparar los valores obtenidos en el laboratorio con los propuestos en las tablas y graficas de propiedades para el agua.

III. MARCO TERICOPresin de Vapor o Presin de Saturacin.La presin de vapor es la presin de la fase gaseosa o vapor de un slido o un lquido sobre la fase lquida, para una temperatura determinada, en la que la fase lquida y el vapor se encuentra en equilibrio dinmico; su valor es independiente de las cantidades de lquido y vapor presentes mientras existan ambas. Este fenmeno tambin lo presentan los slidos; cuando un slido pasa al estado gaseoso sin pasar por el estado lquido (proceso denominado sublimacin o el proceso opuesto llamado sublimacin inversa) tambin hablamos de presin de vapor. En la situacin de equilibrio, las fases reciben la denominacin de lquido saturado y vapor saturado.

Fig 1. Diagrama P-T.

Relacin Presin-Volumen-Temperatura.La topologa de la superficie P-V-T se obtiene a partir del estudio de procesos simples, segn los tres ejes coordenados: procesos isobaros, isocoros e isotermos. En estos procesos se puede adems medir cmo varan U H. Proceso isocoro: calentamiento (o enfriamiento) de un recipiente rgido; se mide cmo vara P con T. Adems, el calor intercambiado es exactamente la variacin de energa interna, U.

Fig 2. Esquema de un dispositivo para la caracterizacin de procesos isocoros. Proceso isobaro: calentamiento (o enfriamiento) de un sistema cilindro-mbolo sometido a presin constante; se mide cmo vara V con T. Adems, el calor intercambiado es exactamente la variacin de entalpa, H.

Fig 3. Esquema de un dispositivo para la caracterizacin de procesos isobaros. Proceso isotermo: compresin (o expansin) de un sistema de paredes diatrmicas, sumergido en otro cuya temperatura es constante (foco); se mide cmo vara P con V.

Fig 4. Esquema de un dispositivo para la caracterizacin de procesos isotermos.Aplicaciones de la Presin de Saturacin.Este fenmeno se aprovecha en la prctica para muchas aplicaciones: como la conocida olla a presin, las grandes calderas de vapor, las mquinas refrigeradoras o la produccin de aire lquido, etc. Los lquidos que tienen presiones de vapor altas se llaman voltiles. Los lquidos voltiles se evaporan ms fcilmente que los no voltiles, los cuales tienen presin de vapor bajas. Las implosiones cercanas a los elementos metlicos provocan, con el tiempo, el deterioro de las superficies. Con la implotacin de las burbujas se liberan iones de oxigeno que como sabemos atacan las superficies de los metales. Los labes de la hlice de un barco se mueven dentro de un fluido. Cuando el fluido se acelera a travs de los labes se forman regiones de bajas presiones. Cuanto ms rpido se mueven los labes menor es la presin alrededor de los mismos. Cuando se alcanza la presin de vapor, el fluido se vaporiza y forma pequeas burbujas de vapor que al colapsarse causan ondas de presin y desgaste en los labes.

IV. PROCEDIMIENTO DE LA PRCTICA.

MTODOS: Calentamiento de agua contenida dentro de un circuito cerrado de volumen constante y medicin de los cambios resultantes en la temperatura y la presin. Comparacin de los datos obtenidos en el laboratorio con los datos de las tablas de vapor.EQUIPOS: Dispositivo TH3 PRESION DE SATURACION. Programa de control de Armfield (TH3 PRESION DE SATURACION).PREPARACIN Y AJUSTE DEL EQUIPO Verificar que la vlvula del calormetro se encuentre cerrada al igual que la vlvula de alimentacin de agua de la calderilla. La consola debe estar apagada antes de llenar la calderilla, la cual debe llenarse hasta la mitad del visor en el frente de la misma. Asegurar que la vlvula en la parte superior de la caldera se encuentre abierta para permitir el escape de vapor.PROCEDIMIENTO1. En el men INICIO y ubicado en el carpeta ARMIFIELD THERMODYNAMICS SOFTWARE abrimos el programa TH3 SATURATION PRESSURE y elegir el ejercicio C.2. En la casilla ENTER THE ATMOSPHERIC PRESSSURE ingresamos el valor de la presin atmosfrica por medio del teclado. En Cuenca es 76.64 kPa.3. Encender la consola por medio del interruptor ubicado en la parte frontal de la consola de control y verificamos que el display de control se encienda mostrando el valor 0 de presin.4. Encender los calentadores al mximo mediante el interruptor en la parte baja de la consola y permitir que el agua llegue al punto de ebullicin.5. Reducir la potencia de los calentadores lentamente para mantener una fraccin de vapor escapando por la vlvula en la parte superior de la caldera.6. Esperar hasta que el valor de la resistencia mostrado en el display se estabilice, lo cual indica que todo el aire interno ha sido expulsado.7. Verificar el valor de la resistencia indicada y transformarlo a valor de temperatura mediante el data sheet.8. Cerrar la vlvula superior y elevar la potencia de los calentadores nuevamente al mximo. 9. Permitir que el agua se caliente por dos minutos y apagar los calentadores, se debe esperar que el valor de la resistencia se estabilice.10. Pulsar el botn para registrar los datos.11. Encender los calentadores nuevamente y permitir que el agua se caliente por 2 minutos, apagar los calentadores, esperar que el valor de la resistencia se estabilice y repetir la toma de datos mediante el botn. 12. Repetir el paso anterior hasta que la presin alcance los 7 Bar.13. En la ltima toma de datos se debe dejar los calentadores inactivos.14. Abrir la vlvula del calormetro y permitir que el condensado sea expulsado, esto reducir la presin y la temperatura. 15. Cerrar la vlvula del calormetro durante 30 segundos.16. Realizar un nuevo muestreo mediante el botn mientras el sistema se enfra, abriendo y cerrando la vlvula del calormetro cada 30 segundos para permitir que el vapor escape. Esperar que los valores se estabilicen antes de tomar la muestra.17. Dejar la vlvula del calormetro abierta una vez terminado el experimento.18. Para el control de temperatura se debe ubicar al selector de unidades en Resistencia y verificar el valor mostrado en la tabla RELACIN RESISTENCIA- TEMPERATURA. (Anexo 1)19. Guardar el archivo de los resultados; el archivo se guardar en versin .VTS y para abrirlo se debe emplearse el programa EXCEL donde se podrn contar con los valores obtenidos durante la prctica para su posterior manejo.

Fig.5.1 Partes de la consola TH3 PRESION DE SATURACION Y SU EQUIPO..

V. CALCULOS/GRAFICOS/ESQUEMAS1. Elaborar la grfica de vs segn los datos obtenidos.

2. Elaborar la grfica vs , calculando la con la siguiente frmula:

3. Llenar la siguiente tabla con los datos obtenidos. Presion Atmosferica Patm [kN/m]Resistencia Correjida R1 [Ohms]Temperatura AbsolutaTabs [K]Temperatura Absoluta Tabs [C]Presion P1 [kN/m]Presion Absoluta Pabs [kN/m]1/Tabsln Pabs Pabs calc.

76,64138,75373,77100,7737,01113,650,002 6754,73113,12

76,64138,53373,17100,1735,66112,300,002 6804,72111,77

76,64138,45372,9799,9734,99111,630,002 6814,72111,10

76,64138,42372,8799,8733,64110,280,002 6824,70109,75

76,64142,35383,27110,2781,42158,060,002 6095,06157,54

76,64142,27383,07110,0779,40156,040,002 6115,05155,52

76,64142,70384,20111,2080,74157,380,002 6035,06156,87

76,64142,27383,07110,0778,05154,690,002 6115,04154,17

76,64156,47420,87147,87406,40483,040,002 3766,18483,53

76,64162,07435,90162,90652,67729,310,002 2946,59731,04

76,64162,03435,78162,78644,59721,230,002 2956,58722,93

76,64161,24433,67160,67605,57682,210,002 3066,53683,69

76,64161,59434,61161,61600,18676,820,002 3016,52678,29

76,64161,03433,09160,09595,47672,110,002 3096,51673,54

76,64161,07433,20160,20589,42666,060,002 3086,50667,46

76,64160,94432,85159,85588,07664,710,002 3106,50666,10

76,64160,81432,50159,50585,38662,020,002 3126,50663,39

76,64160,77432,38159,38577,98654,620,002 3136,48655,96

76,64160,90432,73159,73573,27649,910,002 3116,48651,23

76,64160,42431,45158,45561,83638,470,002 3186,46639,72

VI. ANALISIS DE RESULTADOS Comparar los grficos realizados y comentar sobre la precisin de la ecuacin.Los grficos obtenidos de las curvas de Pabs vs T son bastantes similares tienen la misma tendencia del sentido y semejantes puntos, es por eso que decimos que la precisin de la Ecuacin es bastante buena, ya comparando los resultados de la tabla podemos ver que hay una diferencia aproximada de 1 kPa entre los datos obtenidos de la maquina con los datos calculados lo que hace que sea una toma de datos bastante buena por ello hace ver la buena precisin de la mquina y de la ecuacin. Comparar los grficos obtenidos con la curva tpica de las tablas de vapor publicadas en libros de termodinmica. Los grficos obtenidos son bastantes similares a la de los libros tienen el mismo sentido se puede identificar una lnea de sublimacin igual que en los libros, la pendiente de la curva cambia exponencialmente con la temperatura. A temperaturas bajas, la pendiente es pequea y vara levemente con el incremento de la temperatura.VII. CONCLUCIONES Gracias a la gua la prctica fue realizada de la manera correcta, fue importante dar un tiempo entre las tomas de datos debido a que la temperatura tenia influencia en la resistencia y por lo tanto en el muestreo de datos, tambin es indispensable conocer sobre el software para realizar ms rpido la prctica. Los resultados obtenidos de la toma de datos en el laboratorio son muy similares a los existentes en las tablas y graficas de las propiedades del agua, es por ello que decimos que la calidad y la precisin del equipo utilizado es bastante buena pues tenemos una muy buena precisin. A mayor temperatura la resistencia (), va aumentar mientras tanto el volumen va a variar, es decir el lquido a mayor temperatura disminuye. Logramos observar en la prctica que en un tiempo de unos 30 minutos alcanzamos una presin de 7 bares, lo cual para bajar esta presin se necesit de un tiempo mucho menor que el primero, la presin no baja a cero totalmente, pudimos observar que se estabilizo en 1 bar, esto se da porque queda algo de presin en los accesorios del sistema.VIII. BIBLIOGRAFIA.[1] Gmez Acebo, T. (2005). Termodinmica, Notas de Clase. Espaa: Universidad de Navarra.[2] Presin de vapor [en lnea]. [Consultado 24 Noviembre 2015]. Disponible en: http://es.slideshare.net/richardaquilema/presion-de-vapor[3] REID, Robert C y SHERWOOD, Thomas K. propiedades de los gases y lquidos. Unin tipogrfica editorial hispano-americana. Mxico.1968.[4] http://enciclopedia.us.es/index.php/Presi%C3%B3n_de_vapor[5] https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_los_gases_ideales

IX. ANEXOSCUESTIONARIO1. Por qu la temperatura y la presin son propiedades dependientes en la regin de mezcla saturada?. ExpliqueDebido a que la temperatura y la presin son variables pero al momento que una de las dos este constante la otra no puede seguir siendo variable, es decir cuando cambia una variable, cambio la otra.2. Cul es la diferencia entre vapor saturado y vapor sobrecalentado?. Industrialmente por qu es necesario sobrecalentar la sustancia?. ExpliqueEl vapor saturado es aquel que se presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor y lquido pueden coexistir juntos mientras que el vapor sobrecalentado se crea por el sobrecalentamiento del vapor saturado o hmedo para alcanzar un punto mayor al de saturacin, es un vapor que contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en una misma presin.Industrialmente es necesario sobrecalentar la sustancia, ya que el vapor sobre calentado tiene alta entalpa y alta energa interna se aplica en el mbito industrial ya que el condensado no se generara dentro del equipo impulsado por vapor durante una operacin normal, minimizando as el riesgo a daos ocasionados por la erosin o la erosin acido carbnica. Qu proceso requiere ms energa: evaporar por completo 1 kg de agua lquida saturada a 1 atm de presin o evaporar 1 kg de agua lquida saturada a una presin de 8 atm?. ExpliqueEvaporar completamente 1 kg de lquido saturado a 1atm de presin ya que a mayor presin, es menor la diferencia entre las entalpas de saturacin 3. Cmo afecta la gradiente de temperatura en la obtencin de grficos Pabs vs T?El gradiente de temperatura es la razn del cambio de la temperatura por unidad de distancia, muy comnmente referido con respecto a la altura, al relacionar el gradiente de la temperatura con la presin podremos decir que mientras mayor sea la distancia (altura) del gradiente la presin ser menor.