Práctica 9 y 10 Termo Sustancias Puras

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS


Laboratorio de Termodinámica Básica II

Práctica # 9 y 10

“CÁLCULO DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z DE UN VAPOR A PARTIR DE DATOS PVT Y POR CORRELACIONES”



Profesor: Ing. Celerino Arellano Herrera


Sección: A
Turno: Matutino
“CÁLCULO DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z DE UN VAPOR APARTIR DE DATOS PVT Y POR CORRELACIONES”
OBJETIVO: Calcular el factor de compresibilidad de un vapor así como construir los diagramas PVg-Pabs obteniendo Vg de tablas entrando con presión y la gráfica PVg – Pabs entrando en tablas con temperatura, a partir de los datos obtenidos en el laboratorio.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA:
El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón entre el volumenmolar de un gas real (Vreal) y el correspondiente volumen de un gas ideal (Videal)

Y se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuación de los Gases Ideales. Partiendo de esta definición y recordando que.

Sustituyendo en la definición de Z:

Por lo tanto:

Es decir Z representa un factor de corrección para la ecuación de los gases ideales.Con base en esto se encuentra tres tipos de comportamiento distintos:
Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (altas temperaturas y bajas presiones).
Z > 1, gases como el Hidrógeno y Neón, difícilmente compresibles (altas temperaturas y presiones).
Z < 1, gases como el O2, Argón y CH4, fácilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones).

Los tres tipos de comportamiento que semencionan en realidad son dependientes de la temperatura a la que se realice la medición. Tal como se muestra en la Figura 2 el hidrógeno puede presentar valores de Z tanto mayores como menores a la unidad, de lo cual se desprende que a las condiciones adecuadas todos los gases presentaran comportamientos equivalentes
Significado del valor de Z
Si el valor de Z es igual a 1 esto indica que el gas secomporta como ideal. Si el valor de Z es mayor o menor que 1 el gas se comporta como un gas real. Mientras mas grande sea la desviación del valor de Z con respecto a 1, mayor es la desviación del comportamiento respecto al comportamiento ideal del gas.
Normalización de la temperatura y la presión
Los gases se comportan de forma similar a temperaturas y presiones normalizadas respecto a sustemperaturas y presiones críticas. Es decir, Z es aproximadamente igual a la misma presión y temperatura reducidas para todos los gases.
Presión Reducida Temperatura Reducida Volumen específico Pseudorreducido Donde R=Rp: es decir, la constante particular del gas.
La carta o gráfica de compresibilidad generalizada de Nelson-Obert
Esta grafica es sumamente útil para determinar las propiedades de losgases bajo condiciones no ideales. Relaciona los valores de Z, Pr (presión reducida), Tr (temperatura reducida) y vr (volumen específico pseudorreducido).
Con los datos experimentales PVT de los gases, es factible calcular el factor de compresibilidad de un vapor como un gas ideal con la ecuación , por medio de las ecuaciones viriales para un gas real como , por ecuaciones cúbicas o gráficasgeneralizadas en se relacionan el factor de compresibilidad con la temperatura y la presión reducidas, obteniendo valores relativamente cercanos entre sí además de observar la variación del factor de compresibilidad en función de la Temperatura y la Presión.

Con los cálculos del factor de compresibilidad se pueden hacer las gráficas de Z-P, para diferentes gases, donde se podrá observar que todaslas curvas inician en Z=1 y P=0 y el cambio en la presión va a depender de la temperatura, como lo demuestra el experimento.
Para el nitrógeno a 51ºC, Z está muy cercano a la unidad en un intervalo de presión de 0 a 100 atmósferas luego se incrementa rápidamente con la presión, adquiriendo valores que aumentan considerablemente con respecto de la unidad.

El punto donde el gas real se...