“Comportamiento de gases”

RESUMEN

Se realizó la práctica número uno de la primera fase denominada “Comportamiento de gases”, en la cual se analizó el comportamiento de una muestra de aire sometida a cambios de presión homogéneos utilizando el equipo de Boyle-Mendez.

La metodología para la obtención de datos fue modificar la presión diez veces desde 151.325 kpa hasta 251.325 kpa para 0.030 de moles de aire, manteniendo una temperatura constante de 29.6 , de esta manera se modificó y controló la presión para poder medir los volúmenes resultantes. Con los datos obtenidos experimentalmente, se procedió a determinar la compresibilidad isotérmica, fugacidad, coeficiente de fugacidad, volumen residual, factor de compresibilidad, trabajo del sistema y la energía de Helmholtz del proceso isotérmico, todas en función de la presión.

En las propiedades de volumen, factor de compresibilidad, fugacidad y coeficiente de fugacidad, se obtuvo un comportamiento que se manifiesta inversamente proporcional a la presión; así mismo, el comportamiento del aire (real) es muy similar al comportamiento del gas ideal. Por otro lado, en el Análisis estadístico; se obtuvieron coeficientes de correlación mayores al R crítico, siendo el valor de la compresibilidad de 0.999, la fugacidad de 0.993, el coeficiente de fugacidad de 0.704, el volumen residual de 0.7262, el factor de compresibilidad 0.6995    estableciendo una correlación positiva perfecta y una determinación absoluta entre las variables, estadísticamente presentaron exactitud. El valor del trabajo del sistema fue de 123.10 J, el mismo que el de la energía de Helmholtz, debido a que fue un proceso isotérmico.

La práctica se realizó bajo las condiciones de temperatura y presión de la ciudad de Guatemala (27 °C y 0,84 atm). Con el equipo Boyle-Méndez se permitió observar el comportamiento de las propiedades de estado del aire. Está constituido por dos cilindros, uno de aire y uno de aceite de identidad desconocida que funciona como aceite hidráulico; cuenta con un juego de válvulas, cuya función es permitir el paso de la corriente de aceite y ejerciendo la presión dentro de los tubos. El líquido utilizado en el equipo como líquido de transmisión debe tener algunas propiedades como: compatibilidad con el gas, baja presión de vapor, viscosidad baja, inflamabilidad baja y punto de fusión bajo.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En la práctica del comportamiento de los gases, se tomó para estudio una muestra de aire a la cual se le aplicaron diferentes presiones observando los cambio en su volumen y manteniendo la temperatura constante mediante el equipo de BOyle-Mendez

La primera observación y cambio cuantificable en el aire fue el cambio de volumen, tal como se muestra en la figura 1, el modelo obtenido es un polinomio de grado 2. En la tabla 19, el cálculo de correlación lineal que fue de R^2 0.999 confirma que existe una relación inversamente proporcional entre la presión y el volumen de un gas, relación que se cumple de acuerdo al modelo del gas ideal y real dado que se trabajó con presiones moderadas de 151.325 kpa a 251.325 kpa y a una temperatura cte de 29.6, siguiendo un modelo polinomial de grado 2.

Como se sabe el aire está compuesto de N y O, los cuales no poseen fuerzas intermoleculares fuertes entre así, porque lo que su comportamiento es como el del gas ideas. La presión aumentando en el sistema, provoca una reducción de espacio para las moléculas, por lo que se reduce el volumen. A mayor presion menor volumen, comportamiento inversamente proporcional.

En la figura 2 se muestra la compresibilidad isotérmica en función de la presión, muestra una reducción al aumentar la presión, el factor de compresibilidad isotérmica expresa la variación de volumen respecto a la presión (eq. parcial), mostrando que a mayor presión, más juntas están las partículas, cambiando y reduciendo su volumen. Se obtuvo un modelo polinomial de grado 2, el factor de correlación para la figura 2, en la tabla 21 es de 0.993 indicando un comportamiento inversamente proporcional en función de la presión..

En la figura 3 de volumen residual en función de la presión, se muestra un comportamiento muy variable, debido a que es una propiedad que expresa el comportamiento de un gas real y un ideal(.......).Se obtuvo un modelo polinomial de grado 2 y un factor de correlación de 0.7262 (tabla 23) aceptando la hipótesis alterna, el volumen residual cambia en función de la presión.

En la figura 4 de factor de compresibilidad en función de la presión, muestra variaciones. El factor Z es cercano a 1 en todos los casos, mostrando el comportamiento del aire como el de un gas ideal, esto debido a que el valor de z para gases ideales es 1, apoyando el resultado obtenido para el volumen y presión de un gas en la figura 1. Justificando así que el valor de Z determinado por (eq) (????). En la tabla 25 se observa que se tiene un factor de correlación de 0.699 mayor que el critic, confirmando que la compresibilidad cambia en función de la presión, siguien un modelo polinomial de grado 2.  

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