Termodinamica

1.-Objetivos de la experiencia

-Lograr observar y aplicar los conceptos de poder calorífico superior e inferior y su estandarización.

-Conocer las formas y medios para determinar los poderes caloríficos de combustibles.

-Determinar, experimentalmente, el poder calorífico de un combustible sólido, por medio de un calorímetro PARR, a volumen constante.

2.- Introducción Teórica o Marcoteórico

El término más común relativo a la energía asociada con la combustión, es la máxima cantidad de calor que puede obtenerse de los productos de la combustión completa, si esos productos se enfrían a la temperatura original de la mezcla de aire y combustible es posible obtener el poder calorífico.

Poder calorífico: Es la cantidad de calor que entrega un kilogramo o un metro cúbico, decombustible al oxidarse en forma completa.
Y se puede distinguir:
-Poder Calorífico Superior(PCS): Se define como la cantidad de
calor generado por la combustión completa de la unidad de volumen o de masa del combustible, considerado en condiciones estándar, es decir:
Temperatura del combustible y del aire 25ºC
Presión = 760 mmHg
Cuando en los productos de la combustión seencuentra agua en estado liquido.

-Poder Calorífico Inferior(PCI): Es la cantidad de calor generado en las mismas condiciones anteriores, pero ahora el agua formada en la reacción se encuentra en estado gaseoso.

Existen tres formas para determinar el poder calorífico:

-Teóricamente: Por la llamada Entalpía.

-Empíricamente: A través de la ecuación de Dulong que es la siguiente:Kcal/kg = 8148 x C + 34720(H – (O/8)) + 2268 x S

Donde: C, H, O y S son los pesos de carbono, hidrogeno, oxigeno y azufre por kilogramo de combustible, respectivamente.

-Experimentalmente: Por medio de calorímetros, para combustibles sólidos, líquidos y gaseosos. Se mide transfiriendo la energía calorífica que genera el combustible, a otro elemento (agua, alcohol, aceite, etc.)

Paradeterminar el poder calorífico experimentalmente tenemos:

-Calorímetro para combustibles sólidos: Atwater, Davis, Emerson, Mahler, Peters, Parr y Williams. Una de estas bombas, el calorímetro Parr, de camisa isotermica y bomba de doble válvula.

[pic]

-Calorímetro para combustibles gaseosos y líquidos: El calorímetro de Junkers.

Luego para calcular el podercalorífico observado utilizamos:

N = (E x ∆T – A)/ mc
Donde:
N: Poder Calorífico superior
E: Constante o capacidad calórico del calorímetro (cal/ºC)
A: Calor total aportado por el alambre fusible (cal/cm.)
MC: masa del combustible

Debido a las variaciones de temperatura durante el ensayo, cuando se usa el calorímetro isotermal u a otros factores, debehacerse una serie de correcciones, con el fin de calcular el verdadero Ns de la muestra

a) La transición del período en que se absorbe calor a aquel en que se pierde, se realiza cuando el aumento de la temperatura ha alcanzado el 60% del aumento total (valor experimental). Por lo tanto, la temperatura de transición (Tr), se calcula como:

Tr = Ti +(Tmax – Ti) x 0.6

Siendo: Tr: Temperatura de transición
Tmax: Temperatura máxima alcanzada (sin corregir)
Ti: Temperatura inicial (sin corregir) o de ignición
b) El tiempo correspondiente a la temperatura de transición (b), se determina interpolando los valores obtenidos, próximos a la temperatura de transición,

(T2 - T1)/15” = (Tr–T1)/(b –t1)

Donde, t1 corresponde al tiempo de la temperatura T1

c) Para calcular la verdadera temperatura inicial (temperatura inicial corregida, Tic), se aplica la proporción,
.

(Ti - T1)/5” = (Tic – Ti) /(b –a)
por lo tanto

[pic]
d) La temperatura máxima corregida (Tmaxc), se determina del mismo modo....