Termodinámica Lab 1
Páginas: 5 (1211 palabras)
Publicado: 27 de octubre de 2013
Termodinámica General y Laboratorio-IWM210, Profesor: Rodrigo Balderrama
Informe 1- Determinación de la constante de los gases a volumen constante
Gonzalo Novoa, Danilo Espejo
Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Ingeniería Mecánica
Miércoles 17, Octubre.
Resumen: En este experimento se intentará comprobar que los gases se comportan de manera linealrespecto a sus tres variables de estado mientras cumplan condiciones de lejanía a la saturación. En este caso particular se tomará como gas de estudio el aire el cual se encerrará en un volumen fijo determinado y se procederá a obtener datos de temperatura y presión absolutas a través de un software que los determinará interpretando a un termómetro y un barómetro. Se analizarán los resultadosajustándolos linealmente y comparando lo obtenido con las ecuaciones teóricas que modelan los gases ideales.
1. Introducción a la teoría
En esta experiencia se trabajó con aire a volumen constante. Existen distintos modelos que describen el comportamiento de un gas relativo a tres variables: la presión, la temperatura y el volumen. Uno de estos modelos, el más utilizado en ingeniería, es elde los gases ideales. Esta teoría cuenta también con un factor de corrección determinado experimentalmente para casos diferentes, pero en el caso del aire no es necesario, ya que el área de trabajo no tiene ninguna relación con la sección de saturación.
El modelo plantea que se puede predecir el comportamiento de un gas a través de la siguiente relación:
Ecuación 1
Siendo P: presión; :Volumen Específico;
T: temperatura; R: constante del gas
Esta ecuación está propuesta en el libro guía del curso; Cengel sexta edición, Sección 3-6.
Se ha comprobado empíricamente, en múltiples experimentos, que cuando un gas (a una presión específica) se trabaja a una alta temperatura en relación a la temperatura de saturación (dada por la presión específica) tiene un comportamientoextremadamente aproximado al de un gas ideal, por lo cual se puede predecir su estado a través de la relación lineal dada por la ecuación 1.
A través de distintas definiciones físicas y operaciones algebraicas se puede expresar la ecuación 1 de otras dos maneras:
Ecuación 2
Siendo P: presión; : Volumen; m: masa del
gas; T: temperatura; R: constante del gas
Ecuación 3
Siendo P:presión; : Volumen; N: número de moles; T: temperatura; Ru: constante del gas ideal
Al igualar las ecuaciones 2 y 3 se obtiene que hay una relación entre R y Ru dada por:
Ecuación 4
Siendo R: constante del gas; Ru: constante del gas ideal; M: masa molar.
2. Procedimiento Experimental
Se utiliza el aire como el gas en cuestión para el experimento. Este gas es sometido a unacondición invariante, se introduce en un recipiente, lo cual implica que durante la experiencia el volumen del sistema es siempre constante. El recipiente es de aluminio, tiene un volumen de 187.32 [cm3], y está equipado con una válvula anti retorno que asegura el nulo flujo másico.
Luego se procede a variar gradualmente la temperatura lo cual es logrado al sumergir el recipiente en distintosfrascos con agua, cada cual a una temperatura distinta. Estas temperaturas se logran a través de la combinación de agua hervida y agua a temperatura ambiente en distintas porciones aumentando la fracción de agua hervida en cada frasco nuevo para así generar una variación de temperatura siempre positiva.
Se exceptúan los dos primeros casos los cuales se llevan a cabo solo con agua con hielo (0°C)y agua a temperatura ambiente.
La temperatura se midió con un termómetro de acero inoxidable con una frecuencia de 1 minuto con el afán de dar un margen de tiempo suficiente para que el agua entregase calor al recipiente y por ende al gas.
En cada medición se utiliza un barómetro el cuál entrega la presión absoluta del sistema a la frecuencia expuesta anteriormente.
El termómetro y el...
Termodinámica General y Laboratorio-IWM210, Profesor: Rodrigo Balderrama
Informe 1- Determinación de la constante de los gases a volumen constante
Gonzalo Novoa, Danilo Espejo
Universidad Técnica Federico Santa María
Departamento de Ingeniería Mecánica
Miércoles 17, Octubre.
Resumen: En este experimento se intentará comprobar que los gases se comportan de manera linealrespecto a sus tres variables de estado mientras cumplan condiciones de lejanía a la saturación. En este caso particular se tomará como gas de estudio el aire el cual se encerrará en un volumen fijo determinado y se procederá a obtener datos de temperatura y presión absolutas a través de un software que los determinará interpretando a un termómetro y un barómetro. Se analizarán los resultadosajustándolos linealmente y comparando lo obtenido con las ecuaciones teóricas que modelan los gases ideales.
1. Introducción a la teoría
En esta experiencia se trabajó con aire a volumen constante. Existen distintos modelos que describen el comportamiento de un gas relativo a tres variables: la presión, la temperatura y el volumen. Uno de estos modelos, el más utilizado en ingeniería, es elde los gases ideales. Esta teoría cuenta también con un factor de corrección determinado experimentalmente para casos diferentes, pero en el caso del aire no es necesario, ya que el área de trabajo no tiene ninguna relación con la sección de saturación.
El modelo plantea que se puede predecir el comportamiento de un gas a través de la siguiente relación:
Ecuación 1
Siendo P: presión; :Volumen Específico;
T: temperatura; R: constante del gas
Esta ecuación está propuesta en el libro guía del curso; Cengel sexta edición, Sección 3-6.
Se ha comprobado empíricamente, en múltiples experimentos, que cuando un gas (a una presión específica) se trabaja a una alta temperatura en relación a la temperatura de saturación (dada por la presión específica) tiene un comportamientoextremadamente aproximado al de un gas ideal, por lo cual se puede predecir su estado a través de la relación lineal dada por la ecuación 1.
A través de distintas definiciones físicas y operaciones algebraicas se puede expresar la ecuación 1 de otras dos maneras:
Ecuación 2
Siendo P: presión; : Volumen; m: masa del
gas; T: temperatura; R: constante del gas
Ecuación 3
Siendo P:presión; : Volumen; N: número de moles; T: temperatura; Ru: constante del gas ideal
Al igualar las ecuaciones 2 y 3 se obtiene que hay una relación entre R y Ru dada por:
Ecuación 4
Siendo R: constante del gas; Ru: constante del gas ideal; M: masa molar.
2. Procedimiento Experimental
Se utiliza el aire como el gas en cuestión para el experimento. Este gas es sometido a unacondición invariante, se introduce en un recipiente, lo cual implica que durante la experiencia el volumen del sistema es siempre constante. El recipiente es de aluminio, tiene un volumen de 187.32 [cm3], y está equipado con una válvula anti retorno que asegura el nulo flujo másico.
Luego se procede a variar gradualmente la temperatura lo cual es logrado al sumergir el recipiente en distintosfrascos con agua, cada cual a una temperatura distinta. Estas temperaturas se logran a través de la combinación de agua hervida y agua a temperatura ambiente en distintas porciones aumentando la fracción de agua hervida en cada frasco nuevo para así generar una variación de temperatura siempre positiva.
Se exceptúan los dos primeros casos los cuales se llevan a cabo solo con agua con hielo (0°C)y agua a temperatura ambiente.
La temperatura se midió con un termómetro de acero inoxidable con una frecuencia de 1 minuto con el afán de dar un margen de tiempo suficiente para que el agua entregase calor al recipiente y por ende al gas.
En cada medición se utiliza un barómetro el cuál entrega la presión absoluta del sistema a la frecuencia expuesta anteriormente.
El termómetro y el...
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