termodinamica

Nombre de la Asignatura- Sigla Profesor
Informe Ejemplo - Determinaci´n de la temperatura del aire al salir
o
de una botella de buceo
Olivier Skurtys
Universidad T´cnica Federico Santa Maria
e
Departamento de Ingeniera Mec´nica
a
13 de marzo de 2013
Resumen En este trabajo se midi´ experimentalo
mente la temperatura del aire al salir desde una botella de buceo a alta presi´n. Secomprob´ que el aire al
o
o
salir al ambiente desde el interior de la botella baja su
temperatura producto de la expansi´n. Se presentan
o
los procedimientos de medici´n y tablas de resultados
o
para asegurar que la experiencia sea reproducible. Se
encontr´ un error significativo respecto a la te´rica,
o
o
debido a que el supuesto de sistema adiab´tico no es
a
aplicable a la experiencia y aun offset en el datalogger
que registraba la se˜al desde las termocuplas.
n

3. No hay masa de aire que entre al sistema Hin =
0.

2.

Procedimiento experimental

Para el registro de temperatura se utilizaron tres
termocuplas tipo K conectadas a un adquisidor de
datos (DAQ) National Instrument modelo USB 6009.
Las termocuplas fueron dispuestas en la botella como
se indica en la Fig.1. La termocupla T1 se fij´ a la
o
v´lvula de salida del aire de forma que quedase en
a
contacto con el chorro de aire que sale de la botel1. Introducci´n a la te´rica
o
o
la. La termocupla T2 se fijo al cuerpo exterior de la
botella para obtener una idea de la temperatura del
En esta experiencia se considera a la botella de aire al interior de esta. La tercera termocupla que no
buceocomo un sistema adiab´tico con intercambio de se muestra en la figura qued´ registrando la tempera
o
masa. Para el balance de energ´ se utiliz´ la ecuaci´n atura ambiente. Para el registro de la presi´n se utiıa
o
o
o
sugerida en el texto gu´ de curso [1] para conserıa
vaci´n de energ´ en sistemas abiertos:
o
ıa
Q − W = (Hout − Hin ) + (U1 − U2 ),

(1)

donde Q representa el calortransferido al sistema en
kJ, W representa el trabajo de eje en kJ, H representa
la entalp´ en kJ que entra o sale del sistema debido
ıa
a la transferencia de masa y U representa la energ´
ıa
interna inicial y final en la botella en kJ. Al aplicar
la ecuaci´n al sistema se consideraron los siguientes
o
supuestos:
1. No hay transferencia de calor al ambiente (sistema adiab´tico), Q = 0.
a
2.No hay trabajo de frontera ni trabajo de eje de- Figura 1: Esquema de la posici´n de las termocuplas duo
rante la experiencia, T3 no se muestra en la
bido a que el volumen de la botella es constante,
figura porque registra la temperatura ambiente.
W = 0.
1

liz´ el man´metro de tipo Bourdon marca MG modelo Cuadro 1: Presi´n manom´trica en la botella de buceo.
o
o
o
e
t (seg) P (bar)GB/T 1226 que venia en la botella. Adicionalmente se
utilizaron un term´metro ambiental marca Standford
o
0
200
modelo 1244 y un bar´metro de columna de mercurio
o
100
197
marca, Stein modelo usg.
200
194
La botella de buceo utilizada es de la marca aqua300
193
long, tiene un volumen de 12 litros y una capacidad
400
190
nominal de 200 bar de presi´n manom´trica. Al estar
o
e
500188
construida de acero se estim´ que la temperatura del
o
600
187
cuerpo exterior de la botella seria similar a la tem700
183
peratura del aire en su interior, debido a la buena
800
182
conductividad t´rmica del metal.
e
900
181
Al comenzar la experiencia se registr´ la tempero
1000
180
atura y presi´n ambientales en el laboratorio a fin de
o
tener un punto de comparaci´n parala termocupla
o
Cuadro 2: Calculo del error
T3 y el valor de la presi´n atmosf´rica. La botella se
o
e
tiempo T1 (◦ C) T (◦ C) error
encontraba a 200 bar con la v´lvula completamente
a
seg.
emp´
ırico te´rico
o
%
cerrada. Una vez anotados los valores de temperatura
1
14.7
16.8
13.5
y presi´n ambiental se dio inicio al registro del datao
1000
10.4
5.7
82.5
logger en...