P1 sistemas cerrados


TRABAJO Nº 1
ANÁLISIS DE PROCESOS EN SISTEMAS CERRADOS


1.- INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

El objetivo de la existencia de este equipo es que el alumno, durante las prácticas de laboratorio, aprenda experimentalmente los procesos que tienen lugar en sistemas cerrados termodinámicos con gases (es deseable también con vapores, pero por ahora, se desechará esta alternativa), tal y como se vienehaciendo en los ejercicios aplicados de la teoría correspondiente.

Objetivos de aprendizaje específicos

Principales

- Conocer los fundamentos de las transformaciones termodinámicas en sistemas cerrados en los que evoluciona un gas que se considera perfecto.
- Deducir, a partir de los datos leídos, parámetros físicos del sistema evaluado en aquellas condiciones.
- Comparar elcomportamiento de un gas (aire) según diversas condiciones.
- Asociar lo aprendido con equipos cotidianos conocidos por el alumno.

Secundarios

- Manejo de ecuaciones, unidades y tablas
- Manejo de equipos de medida específicos
- Relacionar lo observado con otras asignaturas de la titulación.


2.- ECUACIONES ASOCIADAS

Las ecuaciones para el cálculo son las relacionadas con la ecuación degases perfectos, el primer y segundo principio de la termodinámica, aplicados a sistemas cerrados, y propiedades termodinámicas para el aire en condiciones de gas perfecto. Se considerará al aire como una sustancia pura.









3.- OPERACIÓN Y TOMA DE DATOS

Antes de comenzar los experimentos, deben tomarse las siguientes medidas:

Medir la altura interior y el diámetro interior delcilindro
Medir el ancho del émbolo y pesarlo. Operar con especial cuidado al sacar el émbolo del pistón ya que su peso es bastante elevado. Para sacar el émbolo desatornillar los dos tornillos superiores. Posteriormente es muy importante volver a atornillar los tornillos (ver apartado 3.3)
Pesar la barra de metal que actuará como peso. Operar con especial cuidado ya que su peso es bastanteelevado.
Tomar la temperatura ambiental.

Nota1: las presiones leídas de los manómetros son manométricas, es decir, que para realizar los cálculos, habrá que sumar a cada presión tomada el valor de la presión atmosférica.

Se realizarán tres experimentos distintos.

3.1.- Abrir la válvula y situar el pistón a media altura, tras lo cual se cierra aquélla. Tomar la altura respecto al fondo delextremo superior, la presión y temperatura en dicho instante, que serán los datos iniciales. A continuación poner un peso adicional (barra de metal) encima del pistón. Esperar a que éste deje de bajar. Tomar datos finales de presión, altura y temperatura. Realizar los cálculos teóricos y comparar con los experimentales.

3.2.- Abrir la válvula. Situar el pistón a la altura máxima y fijarlo en estaposición mediante la pletina dispuesta a tal efecto. Así el volumen será constante. Conectar el compresor con la manguera de aire de aspiración. Extraer cierta cantidad de aire muy poco a poco provocando un ligero vacío. No provocar bajo ningún concepto depresiones inferiores a -0,3bar, ya que pueden provocar que el pistón salga disparado hacia abajo en el siguiente paso, desestabilizando elcilindro y pudiendo ocasionar su avería y/o daños físicos si se cae. Tras extraer el aire, cerrar la válvula. Estas serán las condiciones iniciales del proceso. Tomar la altura respecto al fondo del extremo inferior del pistón, la presión y temperatura en dicho instante. Posteriormente, retirar el vástago que amarra el pistón de su posición, y esperar a que se sitúe en otra posición inferior. Tomardatos de éstas condiciones. Evaluar el proceso teóricamente y comparar con los resultados experimentales. Tras terminar este experimento, abrir lentamente la válvula hasta eliminar la depresión.

3.3.- Abrir la válvula. Situar el pistón a media altura dejándolo fijo en esta posición, manteniendo así el volumen constante. Comprobar que los tornillos superiores estén atornillados. Conectar el...