Ley de los gases
Páginas: 7 (1514 palabras)
Publicado: 2 de julio de 2014
Termodinámica General - IWM210, Mauricio Osses
Informe 1 - Determinación de la constante de los gases
Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Ingeniería Mecánica
12 de Mayo, 2014
Resumen En esta oportunidad se determinó la constante del aire ocupando como hipótesis que el aire se comporta como un gas ideal y seaplico la ecuación de estado de un gas ideal. Esto se logró cambiando condiciones de temperatura del agua que rodeaba al dispositivo de estudio, la cual generaba cambios de presiones en el aire que se encontraba dentro del dispositivo, ya que se mantuvo el volumen constate durante toda la experiencia. Se presentan gráficos y tablas de los datos obtenidos en el laboratorio los cuales son posteriormenteutilizados con sus respectivos cálculos para determinar la constante del aire y así comprobar la “Ley de los Gases”.
Introducción a la Teoría
En esta experiencia se considero el tubo como un sistema cerrado, sin flujo de masa, y volumen constante, pero si había intercambio de calor con el medio. Para encontrar la constante se utilizó la ecuación para gases extraído del texto Termodinámica,Y. Cengel,
Pv=nRT (1)
donde P es la presión absoluta en [kPa], v el volumen específico [m3/kg], n el factor de compresibilidad, R la constante del gas (aire en este caso) en [kJ/kg K] y T la temperatura absoluta en [K]
El factor de compresibilidad n también se comprende como la desviación del comportamiento ideal.
Evidentemente se puede obtener la constante delgas R manteniendo un parámetro constante y variando los otros dos, en este caso el volumen y presión-temperatura respectivamente.
Para aplicar la ecuación (1) se consideraron los siguientes supuestos:
Se consideró el aire como un gas ideal, por lo tanto n=1. La ecuación quedaría:
Pv=RT (2)
No hay trabajo de frontera en el tapón ya que el volumen de aire esconstante
No hay flujo de masa entre el sistema tapón-cilindro y el ambiente
Procedimiento Experimental
Se comenzó midiendo las condiciones ambientales: presión atmosférica, temperatura y humedad, utilizando un barómetro, termómetro e hidrómetro para cada una, respectivamente.
Luego, como se explicó previamente, se debió variar dos parámetros: temperatura y presión. Para medir la presiónse utilizo un sensor de presión absoluta de marca PASCO ® Scientific modelo CI-6532A, con un rango de medición de 0 a 700 [kPa] conectado a un computador. Para captar la temperatura se utilizó un sensor de temperatura. Ambos sensores se encontraban conectados a un computador y eran procesados por el software DataStudio.
La experiencia consistió en encerrar aire dentro de un recipientecilíndrico de aluminio de volumen 187,32 [cm3], el cual inicialmente se encontraba a presión y temperatura atmosférica, las cuales se midió en el instante dando un valor de 101,6 [kPa] y 292,8 [K]. Luego se selló con un tapón de goma que poseía una válvula unidireccional y estaba conectado al sensor de presión. Todo este dispositivo se sumergió en un recipiente con agua donde paralelamente se encontrabazambullido el termómetro, y se dio inicio al registro de datos desde el software, el cual fue configurado preliminarmente para que registrara ambas condiciones cada 1 [min].
Figura 1: Esquema que muestra como se posicionaron los instrumentos y dispositivos durante la experiencia.
Luego, se fue variando la temperatura del agua mezclándola con agua calentada anticipadamente con un hervidor. Estose realizó cada 3 [min], es decir, cada tres mediciones.
Imagen 1: Sistema real que materializa la proposición del esquema.
Resultados
Temperatura Presión Humedad
19,6 [°C] 101,6 [kPa] 58%
Tabla 1.1 Muestra las condiciones iniciales medidas con un termómetro, barómetro e hidrómetro ambiental.
Temperatura
[K] Presión
[kPa] v [m^3/kg] R [kJ/(kg...
Informe 1 - Determinación de la constante de los gases
Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Ingeniería Mecánica
12 de Mayo, 2014
Resumen En esta oportunidad se determinó la constante del aire ocupando como hipótesis que el aire se comporta como un gas ideal y seaplico la ecuación de estado de un gas ideal. Esto se logró cambiando condiciones de temperatura del agua que rodeaba al dispositivo de estudio, la cual generaba cambios de presiones en el aire que se encontraba dentro del dispositivo, ya que se mantuvo el volumen constate durante toda la experiencia. Se presentan gráficos y tablas de los datos obtenidos en el laboratorio los cuales son posteriormenteutilizados con sus respectivos cálculos para determinar la constante del aire y así comprobar la “Ley de los Gases”.
Introducción a la Teoría
En esta experiencia se considero el tubo como un sistema cerrado, sin flujo de masa, y volumen constante, pero si había intercambio de calor con el medio. Para encontrar la constante se utilizó la ecuación para gases extraído del texto Termodinámica,Y. Cengel,
Pv=nRT (1)
donde P es la presión absoluta en [kPa], v el volumen específico [m3/kg], n el factor de compresibilidad, R la constante del gas (aire en este caso) en [kJ/kg K] y T la temperatura absoluta en [K]
El factor de compresibilidad n también se comprende como la desviación del comportamiento ideal.
Evidentemente se puede obtener la constante delgas R manteniendo un parámetro constante y variando los otros dos, en este caso el volumen y presión-temperatura respectivamente.
Para aplicar la ecuación (1) se consideraron los siguientes supuestos:
Se consideró el aire como un gas ideal, por lo tanto n=1. La ecuación quedaría:
Pv=RT (2)
No hay trabajo de frontera en el tapón ya que el volumen de aire esconstante
No hay flujo de masa entre el sistema tapón-cilindro y el ambiente
Procedimiento Experimental
Se comenzó midiendo las condiciones ambientales: presión atmosférica, temperatura y humedad, utilizando un barómetro, termómetro e hidrómetro para cada una, respectivamente.
Luego, como se explicó previamente, se debió variar dos parámetros: temperatura y presión. Para medir la presiónse utilizo un sensor de presión absoluta de marca PASCO ® Scientific modelo CI-6532A, con un rango de medición de 0 a 700 [kPa] conectado a un computador. Para captar la temperatura se utilizó un sensor de temperatura. Ambos sensores se encontraban conectados a un computador y eran procesados por el software DataStudio.
La experiencia consistió en encerrar aire dentro de un recipientecilíndrico de aluminio de volumen 187,32 [cm3], el cual inicialmente se encontraba a presión y temperatura atmosférica, las cuales se midió en el instante dando un valor de 101,6 [kPa] y 292,8 [K]. Luego se selló con un tapón de goma que poseía una válvula unidireccional y estaba conectado al sensor de presión. Todo este dispositivo se sumergió en un recipiente con agua donde paralelamente se encontrabazambullido el termómetro, y se dio inicio al registro de datos desde el software, el cual fue configurado preliminarmente para que registrara ambas condiciones cada 1 [min].
Figura 1: Esquema que muestra como se posicionaron los instrumentos y dispositivos durante la experiencia.
Luego, se fue variando la temperatura del agua mezclándola con agua calentada anticipadamente con un hervidor. Estose realizó cada 3 [min], es decir, cada tres mediciones.
Imagen 1: Sistema real que materializa la proposición del esquema.
Resultados
Temperatura Presión Humedad
19,6 [°C] 101,6 [kPa] 58%
Tabla 1.1 Muestra las condiciones iniciales medidas con un termómetro, barómetro e hidrómetro ambiental.
Temperatura
[K] Presión
[kPa] v [m^3/kg] R [kJ/(kg...
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