Practica 9 y 10

|[pic] |INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL |[pic] |
| |ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS | |
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||LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BÁSICA II | |

PRÁCTICA NÚMERO NUEVE Y DIEZ

NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Cálculo del Factor de compresibilidad Z de un vapor a partir de datos PVT y por correlaciones.

OBJETIVO: Es calcular el factor de compresibilidad de un vapor así como construir los diagramas de P-T y P-V delvapor de agua a partir de los datos obtenidos en el laboratorio.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA:
Factor de Compresibilidad.- La expresión [pic]que representa las propiedades [pic]de los gases ideales a bajas presiones y altas temperaturas, ¿conque seguridad representará las propiedades [pic] de los gases reales? Para contestar esta pregunta, simplemente debe considerarse que en un proceso a temperaturaconstante el producto [pic]debe ser igual a una constante [pic], esta condición obliga al producto [pic] que también sea igual a la misma constante [pic] para una cantidad de gas dada y para todas las presiones, por lo que al graficar [pic]se obtendrá una recta paralela al eje de las abscisas.
[pic]
Al analizar la gráfica anterior se observa que no se cumple con dicha condición, ya que elproducto [pic] no es constante en ninguna parte del intervalo y para algunos gases disminuye y luego se incrementa al aumentar la presión a diferentes temperaturas.

Esta desviación del comportamiento ideal se conoce como factor de compresibilidad Z, con un valor igual a la unidad para los gases ideales a todas las temperaturas y presiones y mayor o menor de la unidad para los gases reales; además devariar con la presión, con la temperatura o ambas y el alejamiento de la unidad del valor Z, es un indicador de la desviación del comportamiento ideal.

De los datos experimentales P-V-T de los gases, es factible calcular el factor de compresibilidad de un vapor con la ecuación [pic], por medio de las ecuaciones viriales como [pic], por ecuaciones cúbicas o gráficas generalizadas en donde serelacionan 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.

[pic]

Con los cálculos del factor de compresibilidad también se pueden hacer las gráficas de [pic] para diferentes gases, donde se podrá observar que todaslas curvas inician en [pic] y [pic] 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.

[pic]

El punto donde el gasreal se comporta como un gas ideal en un intervalo amplio de presión se clasifica como Temperatura o punto de Boyle; y representa la línea divisoria de las curvas exhibidas por el gas.

Por encima del punto de Boyle, los gases muestran desviaciones positivas con respecto de la idealidad y por debajo del punto de Boyle, Z decrece primero con la presión creciente hasta alcanzar un mínimo y luegoasciende a valores apreciablemente mayores de la unidad; pero al disminuir la temperatura el mínimo alcanzable es menor, dado que la presión depende de la temperatura.

En conclusión; por encima del punto de Boyle solo existen desviaciones positivas con respecto de la idealidad y por debajo de este punto, el incremento de la presión hace que los valores de Z decrezcan hasta un mínimo y luego...