UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA

PRACTICA 10 “CONSTANTE PARTICULAR DEL AIRE”

GRUPO: 4

BRIGADA 5

GRUPO DE TEORIA

AGUIRRE FLORES NAOMI 7

PROFESOR: MARTINEZ BAUTISTA ABRAHAM LAURENCIO M.I

FECHA DE PRACTICA : 19 DE ABRIL 2013

OBJETIVOSObtener las propiedades de un gas en dos estados termodinámicos distintos.Determinar el valor de la constante particular del aire.

INTRODUCCIÓNTeniendo los antecedentes de las prácticas pasadas, utilizaremos las leyes mencionadas como son la Ley de Charles que relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. La Ley de Boyle-Maryotte que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, esta Ley nos dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión( PV= k). Otra ley que ocuparemos en esta práctica es la Ley de Avogadro que la utilizamos también en química la cual nos dice que “Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas”. Estas leyes nos serán útiles para analizar la constante de proporcionalidad de un gas; por supuesto estas leyes aplican para gases ideales.

Masa molecular y molAun cuando es difícil determinar la masa de los átomos individuales debido a su tamaño, por medio de métodos experimentales se ha logrado medir la masa atómica. Por ejemplo, ahora sabemos que un átomo de helio tiene una masa de 6.65 X 10"24 g. Cuando se trabaja con cantidades macroscópicas como el volumen, la presión y la temperatura, es mucho más adecuado comparar las masas relativas de los átomos individuales.

Las masas atómicas relativas se basan en la masa de un átomo de referencia que se conoce como carbono 12. Al asignar arbitrariamente un valor exacto de 12 unidades de masa atómica (u) a este átomo, se cuenta con un patrón con el cual se pueden comparar otras masas atómicas.La masa atómica de un elemento es la masa de un átomo de dicho elemento comparada con la masa de un átomo de carbono tomado como 12 unidades de masa atómica.Sobre esta base, la masa atómica del hidrógeno es de aproximadamente 1 u, y la masa atómica del oxígeno es aproximadamente de 16 u.

Una molécula consiste en una combinación química de dos o más átomos. La definidor de masa molecular surge de la definición de masa atómica.La masa molecular M es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que componen la molécula.Al trabajar con gases, notamos que tiene más sentido considerar la cantidad de sustancia en términos del número de moléculas presentes. Esto lleva implícita la creación de una nueva unidad de medida llamada mol.Una mol es la cantidad de una sustancia que contiene el mismo número de partículas que el número de átomos que hay en 12 g de carbono 12.Tomando como base esta definición, 1 mol de carbono debe ser igual a 12 g. Puesto que la masa molecular de cualquier sustancia se basa en el carbono 12 como patrón, entonces:Una mol es la masa en gramos numéricamente igual a la masa molecular de una sustancia.

La ley del gas ideal

Esta ecuación representa la forma más útil de una ley general de los gases cuando se conocen todos los parámetros de los estados inicial y final, excepto una sola cantidad. Una expresión alternativa de la ecuación es

donde R se conoce como constante universal de los gases. Si es posible evaluar R bajo ciertos valores conocidos de P, V, n y T, la ecuación se puede usar directamente sin contar con ninguna información acerca de los estados inicial y final. El valor numérico para R, por supuesto, depende de las unidades elegidas para P, V, n y T. En unidades del SI, el valor esR = 8.314J/mol·KLa elección de otras unidades conduce a los siguientes valores equivalentes:R = 0.0821 L • atm/mol • K= 1.99 cal/mol•KSi la presión se mide en pascales y el volumen en metros cúbicos, se puede usar para la cons-tante R = 8.314 J/mol • K. Sin embargo, con frecuencia la presión se expresa en atmósferas y el volumen en litros. En lugar de efectuar las conversiones apropiadas, probablemente sea más sencillo usar la expresión R = 0.0821 L • atm/mol • K.

La ecuación se conoce como ley de los gases ideales, y generalmente se escribe en la siguiente formaPV = nRTOtra forma útil de la ley de los gases ideales se basa en el hecho de que n = mIM, por lo quePV = m RT MSiempre que la densidad de un gas real es razonablemente baja, la ley del gas ideal es válida para cualquier gas o incluso una mezcla de varios gases en tanto que sus moléculas estén separadas lo suficiente, se puede aplicar la ecuación ,siendo n el número de moles

MATERIALES Flotador con manómetro, válvula y boquilla: este flotador lo llenaremos con aire a presión

hasta que se llene, y la válvula sirve para que no se salga el aire Balanza Granataria: la usaremos para pesar el flotador con y sin aire dentro.

DESARROLLO Utilizamos el flotador y la boquilla de aire comprimido para meter aire en la boquilla y dar

cierta cantidad de peso de aire dentro del flotador el cual fue de 2gr. Para saber este valor lo checamos en el flotador y para reconfirmar medimos con la balanza

granataria midiendo primero el peso del flotador y después restando ese mismo peso al peso del flotador más el aire que tenía comprimido dentro.

El proceso fue repetido varias veces para tener cierta constancia en las mediciones y asegurar que este fue bien realizado.

Primero pesamos el flotador vacío (m1) después lo llenamos con aire a presión, cerramos la válvula para que el aire permanezca dentro y lo volvemos a pesar (m2) y obtuvimos la siguiente tabla:

Evento V(m3) T(ºC) T(K) P1(Pa) P2(Pa) m1(kg) m2(kg) Rp(J/kgK) Rp(kJ/kgK) Rp(ref %error

10.0005 26 299.15 222026.92

74927.17 0.5084 0.5076 307.3285768 0.307328577 0.287 7.083127805

20.0005 26 299.15 222026.92

74927.17 0.5085 0.5075 245.8628614 0.245862861 0.287 14.33349776

30.0005 26 299.15 222026.92

74927.17 0.5085 0.5076 273.1809572 0.273180957 0.287 4.814997506

40.0005 26 299.15 222026.92

74927.17 0.5085 0.5076 273.1809572 0.273180957 0.287 4.814997506

50.0005 26 299.15 222026.92

74927.17 0.5084 0.5077 351.2326592 0.351232659 0.287 22.38071749

Prom0.0005 26 299.15 222026.92

74927.17 0.50846 0.5076 290.1572024 0.290157202 0.287 1.100070506

ANALISIS DE RESULTADOS

Promedio de Rp ((kJ/kgK)

0.290157202

R = ___V____ (Pman)

(m2-m1)T

ANALISIS DE RESULTADOS

Evento 1

R = ___ 0.0005 [m 3 ] _________________ ( 74927.17-222026.92)[Pa] (0.5076[kg]-0.5084[kg]) (299.15)[K]

R=307.3285768 (J/kgK)R=0.3073285768 (kJ/kgK)

Evento 2

R = ___ 0.0005 [m 3 ] __________________ ( 74927.17-222026.92)[Pa] (0.5075[kg]- 0.5084[kg]) (299.15)[K]

R=245.8628614(J/kgK)R=0.2458628614 (kJ/kgK)

Evento 3

R = ___ 0.0005 [m 3 ] _________________ ( 174927.17-222026.92)[Pa] (0.5076[kg]-0.5085[kg]) (299.15)[K]

R=273.1809572(J/kgK)R=0.2731809572 (kJ/kgK)

Evento 4

R = ___ 0.0005 [m 3 ] __________________ ( 74927.17-222026.92)[Pa] (0.5076[kg]- 0.5085[kg]) (299.15)[K]

R=273.1809572(J/kgK)R=0.2731809572 (kJ/kgK)

Evento 5

R = ___ 0.0005 [m 3 ] _________________ (74927.17-222026.92)[Pa]

(0.5077[kg]-0.5084[kg]) (299.15)[K]

R=351.2326592 (J/kgK)R=0. 3512326592 (kJ/kgK)

Valor experimental

Rprom = ∑R [kJ/kgK] 5

Rprom= 0.290157[kJ/kgK]

Error % = (Valor absoluto -Valor experimental) x100 Valor absoluto

Error % = (0.287- 0.290157 ) x 100 0.287

Error % = 1.100071%

APLICACIONES.

1) La sustentación tiene por expresión:L=1 /2¿, donde L es la sustentación, d es la densidad, V la velocidad verdadera del avión (TAS), S la superficie alar y CLel coeficiente de sustentación.

2)  El peso máximo al despegue dependerá pues de los siguientes factores: Directamente proporcional a la densidad del aire, a la velocidad del avión, a la longitud

de la pista y a la presión. Inversamente proporcional a la temperatura, pues a mayor temperatura menor densidad

y a la elevación de la pista.• De la inclinación de la pista. El despegue hacia arriba supone un mayor ángulo de ataque y, por tanto, un mayor coeficiente de sustentación.• Por razones aerodinámicas la sustentación aumenta con viento en cara.

3)El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor. En la mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime sino que también se deshumifica y se filtra. El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su uso tiene la ventaja sobre los sistemas hidráulicos de ser más

rápido, aunque es menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.Se utiliza en:

Elevadores neumáticos. Destornilladores  automáticos. Tornos dentales . Armas de aire comprimido Equipos de minería (taladros rotopercutores, martillos picadores, lámparas,

ventiladores y muchos otros). Arranque de motores de avión. Coches de aire comprimido  y motores de aire comprimido Atracciones, para conseguir grandes velocidades en poco tiempo.

La búsqueda de estos resultados se refiere al aire que está sometido por 2da vez en su estado normal.

CONCLUSIONES

Aguirre Flores Naomi: Gracias a la práctica, podemos observar cómo es que podemos comprimir el aire, dándole cierto peso el cual podemos obtener gracias al manómetro y la balanza, se logró obtener la masa del aire, a pesar que es muy pequeña, y al llenar a presión el flotador con aire.Para realizar este cálculo se necesitan las distintas leyes para gases ideales como son la Ley de Charless, Ley de Boyle-Maryotte y la Ley de Avogadro las cuales están relacionadas con los gases ideales, con esto logró calcular la constante particular del aire por medio la

ecuación , y ya que se sabía el volumen del flotador y la temperatura del medio ambiente, dicho proceso se repitió varias veces el procedimiento para obtener cierta variación de la cual fue muy poca y por tanto se sabe que el aire tiene un valor constante.El error porcentual se debió a que el valor teórico de está contante fue calculado con propiedades del aire distintas al aire contenido en el laboratorio.