Enalpía y Entropía del aire

Determinación de Entalpía y Entropía del aire
Autores: Samia Yohara Navarrete Rosales y Eliseo Alexander Portillo Bonilla
Instructor: José Andrés Urquilla Pérez
Departamento de Ingeniería de Procesos y Ciencias Ambientales
Universidad Centroamericana José Simeón Cañas UCA
Antiguo Cuscatlán, El Salvador
00037110@uca.edu.sv; 00002310@uca.edu.sv

I. INTRODUCCIÓN
Toda sustancia poseediversas propiedades
termodinámicas, como lo son la presión,
temperatura, energía interna, entalpía entropía,
etc. Dichas propiedades pueden establecerse, si
se conocen por lo menos 2 de ellas, que, por lo
general, son presión y temperatura (esto es
debido a que, experimentalmente, son las
propiedades con menos complicaciones para
medir). Para el resto de propiedades, se pueden
utilizar diversasherramientas de cálculo, como
son correlaciones generalizadas, ecuaciones de
estado entre otras.
Es muy común realizar suposiciones con el fin de
simplificar los cálculos; un claro ejemplo de ello
es la ley de los gases ideales, que es el modelo
más simple para los gases; sin embargo, se
restringe a condiciones muy específicas de
presiones y temperaturas, lo cual la hace
impráctica enciertas ocasiones. No obstante, es
gracias a este modelo idealizado, que es posible
calcular propiedades “reales” de los gases: Existe
una diferencia entre las propiedades ideales y
reales, a las que se conoce como propiedades
residuales. Dichas propiedades pueden ser
calculadas mediante correlaciones generalizadas
o ecuaciones cúbicas de estado.
Entre los modelos de ecuaciones de estado másutilizados se encuentran: Van der Waals (VdW),
Redlich-Kwong (RK), Soave-Redlich-Kwong
(SRK) y Peng-Robinson (PR); siendo VdW la
menos exacta; y PR la más exacta de las 4 [1] [2].

Es muy común el calcular propiedades
termodinámicas reales, a partir de una referencia.
Para ello se sigue el siguiente camino:
𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 1 ⟶ 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 1
↓
𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 2 ⟵ 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 2
Teniendo lapropiedad en un estado inicial real 1,
se le resta la propiedad residual a esas
condiciones de P y T, para obtener un estado
ideal; al cual se le suma el cambio desde el
estado 1 al estado 2; para finalizar sumando la
propiedad residual en el estado 2 [2].
II. DATOS Y OBSERVACIONES
Para la realización de esta práctica, se trabajó con
el equipo mostrado para encontrar el volumen de
aireconfinado; y luego poder calcular, mediante
ecuaciones, la entalpía y entropía del aire.

Figura 1. Equipo utilizado para medir volumen
de un gas.
Se conecta el equipo al calentador, el cual tiene el
fin de recircular agua a una temperatura fija,
calentando de éste modo el aire dentro del

sistema. En el tubo que se encuentra abierto a la
atmósfera se introdujo ácido sulfúrico, con el finde remover el agua que pudiera contener el aire
confinado; y, a su vez, poder calcular la presión
manométrica, con la diferencia de alturas.
Se tomaron 6 datos de volumen a 6 temperaturas
distintas; con su respectivo cambio de altura, los
cuales se muestran en la siguiente tabla.
TABLA I. Volúmenes y cambios de altura a las
distintas temperaturas.
Temperatura
Volumen
Δh (cm)
3
(K)
(cm)
299.24
14.2
0.9
295.15
14.1
0.4
303.15
14.5
1.9
308.15
14.7
2.8
313.15
14.9
3.6
318.15
15.1
4.6
La presión atmosférica medida fue de 681 mmHg
y la temperatura ambiente de 20°C.
III. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Con el volumen inicial, se procedió a calcular el
número de moles de aire contenidos, mediante la
siguiente ecuación:
𝑛=

𝑉 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑉

(Ec. 1)

Donde n es elnúmero de moles, Vtotal es el valor
de volumen encontrado a 299.24 K y V es el
volumen molar, el cual se calcula mediante la
siguiente ecuación
𝑃 𝑜 𝑉𝑜
𝑇𝑜

=

𝑃 𝑎𝑡𝑚 𝑉
𝑇 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

(Ec. 2)

El estado de referencia se tomó a: To=273.15 K,
Po=101325 Pa; y Vo=0.02241 m3/mol
Realizando los cálculos se tiene que:
𝑉=

𝑃𝑜 𝑉𝑜 𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑇 𝑜 𝑃 𝑎𝑡𝑚

𝑉=

𝑚3
∗ 299.24 𝐾
𝑚𝑜𝑙
273.15 𝐾 ∗ 90792.5...