Efectos térmicos II. Energía Libre de Gibbs


Departamento de Bioingeniería
Academia de Ingeniería Básica
Laborato
Practica No. 5
Efectos térmicos II. Energía Libre de Gibbs
Grupo: 2AM1
Equipo: 6

Integrantes



20/enero/2015.










Objetivo.
Determinar la energía libre de Gibbs en la fase vapor liquida a partir de propiedades termodinámicas tales como entropía y entalpia.
Comprobar la condición de equilibriomediante el cálculo de cambio de energía libre de Gibbs (G), en un cambio de fase, utilizando un intercambiador de calor de tubos y coraza.
Introducción.
En la naturaleza, existen reacciones químicas que son espontáneas (que suceden por sí solas) y otras que no lo son. Para saber dentro de qué tipo entra una reacción determinada, se recurre a la fórmula de la energía libre de Gibbs: ∆G0 = ∆H -T∆S
∆G: es la variación de la energía libre de Gibbs. Como ya hemos dicho, es un parámetro que sirve para calcular el grado de espontaneidad de una reacción. Se mide en julios, como energía que es.
∆H: es la variación de entalpía de la reacción. La entalpía, recordemos, era la cantidad de energía desprendida o absorbida por la reacción. Si ∆H es negativa, la reacción es exotérmica (el sistemaha perdido energía porque la ha desprendido), y si es positiva, endotérmica (el sistema ha ganado energía, absorbiéndola del medio). En principio, todos los sistemas tienden a tener el menor estado posible de energía, por lo que es más fácil que las reacciones exotérmicas sean las espontáneas. Pero como hay más factores en juego, lo dejamos de momento aquí. La entalpía también se mide en julios.
Tes la temperatura a la que sucede la reacción, medida en grados Kelvin
∆S: es la variación de entropía. Recuerda que la entropía es el grado de desorden de un sistema (a mayor entropía mayor desorden). Por lo tanto, si ∆S es positivo, quiere decir que el sistema ha ganado desorden (sus moléculas están más dispersas). En teoría, las reacciones que ganen desorden serán espontáneas, pero la energíaque intervenga desde fuera del sistema puede cambiar esto.
La energía libre de Gibbs (G) es una función de estado que expresa la espontaneidad de una reacción y se define como: G=H− T S
Se puede calcular el cambio en la energía libre de Gibbs para un sistema a T constante
∆G = ∆H−T∆S


Materiales.

Intercambiador de tubos de coraza
Tanque de alimentación
Bomba de 1HP
Tanque derecolección
Generador de vapor
Trampa de vapor
Condensador
Válvulas
Registrador
Termómetros
Cronometro digital
Manómetro de tipo Bourdon
Guantes para manejo de vapor
Probetas de 1L
















Desarrollo experimental.





Diagrama de equipo

















Resultados.
Tabla 1. Registro de la presión de vapor y temperatura para un flujovolumétrico

Presión de vapor
P, (kPa)
Temperatura de entrada de vapor
Tg (K)
Temperatura de salida del condensado
Ti (K)
Temperatura de entrada del líquido frío
t1 (K)
Temperatura de salida del líquido
t2 (K)
1
68.9476
384.15
48.5
17.7
38.3
2
68.9476
384.15
48.7
17.7
38.7
3
68.9476
384.15
49
17.7
39
Promedio
68.9476
384.15
48.733
17.7
38.666

Condensado

Volumen dellíquido medido (V) mL
Tiempo (t)
min
Volumen del líquido medido (V), m3
Tiempo, s
Gv=V/t
m3 / s
1
68
0.1666
6.8x10-5
10
6.8x10-6
2
74
0.1666
7.4x10-5
10
7.4x10-6
3
66
0.1666
6.6x10-5
10
6.6x10-6
Flujo volumétrico promedio=6.93x10-6 m3 / s
Flujo másico del fluido frío= 6.8539 x 10-3 kg/s
M= Gv

Agua caliente

Volumendel líquido medido (V) mL
Tiempo (t)
min
Volumen del líquido medido (V), m3
Tiempo, s
Gv=V/t
m3 / s
1
290
0.1666
29x10-5
10
29x10-6
2
291
0.1666
29.1x10-5
10
29.1x10-6
3
291
0.1666
29.1x10-5
10
29.1x10-6
Flujo volumétrico promedio=29.06x10-6 m3 / s
Flujo másico del fluido frío= 0.02899 kg/s
M= Gv





Tabla 2. Registro de la Entalpía y...