Termofluidos

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Determinación del calor de combustión Bomba calorimétrica adiabática

Introducción El calor de combustión (también denominado calor de reacción o poder calorífico) de una sustancia se puede definir como la cantidad de energía liberada por unidad de masa tras hacer combustionar dicho elemento. En el sistema internacional (SI) se mide en [MJ/Kg], sin embargo, experimentalmente es frecuentepresentarlo en [Kcal/Kg]. El este laboratorio se procedio a la obtención del poder calorífico del combustible petróleo.Para su determinación experimental se utiliza el método de la bomba calorimétrica a volumen constante, método del que se hablará extensamente más adelante. Así como muchas sustancias en la naturaleza, los combustibles presentan, en general, un cierto porcentaje de agua dentro de suscomponentes. Por esta razón, al momento de caracterizar una muestra de combustible se distinguen dos valores de poder calorífico: el inferior (PCI) y el superior (PCS). El PCI se define como el calor de combustión entregado por el combustible cuando el porcentaje de agua que lo compone, tras la reacción, se encuentra en estado gaseoso; el PCS en tanto, se define como el PCI más el calor cedido porel agua luego de pasar a estado líquido. Es claro entonces que la diferencia entre el poder calorífico superior e inferior depende netamente de la cantidad de agua que compone al combustible en estudio. A nivel industrial, los combustibles derivados del petróleo, como fuente de energía, tienen gran relevancia. Dentro de los parámetros que se utilizan para la elección de un combustible, se encuentraprecisamente el poder calorífico, pues permite obtener una relación entre la energía entregada y su costo.

Objetivos Determinar el poder calorifico del petroleo Conocer el funcionamiento de la bomba calorimetrica.

rminar la capacidad térmica de un calorímetro de Bomba con camisa adiabática, mediante la Marco teórico

Para determinar el calor de combustión, se puede utilizar la bombacalorimétrica o calorímetro de Parr. Este consiste en un recipiente donde esta contenida la muestra y donde se realiza la combustión (bomba). La bomba está sumergida en una cantidad conocida de agua. El sistema completo está contenido en una chaqueta adiabática que impide que salga calor del sistema. Midiendo las diferencias de temperatura del agua antes y después de la combustión, es posibledeterminar el calor cedido por el combustible. Se tiene que el sistema es adiabático, o sea

Entonces la diferencia entre el calor cedido por la bomba menos el calor absorbido por el resto del sistema es cero.

Se debe considerar que el calor es absorbido por la cantidad de agua y por el calorímetro en sí. Por lo general este calor absorbido por el calorímetro está previamente medido por lo que setrata de una cantidad conocida. Si consideramos además el calor cedido corresponde al calor de la combustión más el que produce el alambre de ignición que provoca el estallido de la muestra, nos queda

Entones el calor de combustión queda:

Lo que se mide es la diferencia de temperatura del agua del recipiente ΔT .

La ecuación queda:

Lo que necesitamos saber es la cantidad de calorproducida por una cantidad conocida de combustible, por lo que debemos dividir por la masa de la muestra.

Por lo general estos cálculos están sujetos a factores de corrección que dependen por ejemplo de la cantidad de óxidos formados de Azufre y Nitrógeno. O la capacidad calórica del calorímetro. La forma alternativa de medir el calor de combustión es simplemente medir la diferencia de temperatura ΔTmultiplicarla por una constante k que involucra a todos los factores, que se debe medir en forma experimental. Esto conviene debido a que se minimizan los errores.

Medición del poder calorífico de un combustible por medio de la bomba calorimétrica Parr

Materiales: * Calorímetro * Chaqueta adiabática * 10 [cm] de alambre de ignición * Termómetro de mercurio (sensibilidad ± 0,02 [ºC]) *...
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