Laboratorio de Termodinámica Básica Práctica N°8

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

 Laboratorio de Termodinámica Básica

Práctica N°8

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN LA DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MÁQUINA QUE CORRESPONDE A UN CICLO

Alumnos: Pérez Mondragón Martin Luis

               Santiago Quintanar Mauricio

                                  San Pablo Ramírez Raúl

                    Torres Sánchez Angélica Noemí

Equipo: 7

Grupo: 1IV5

Profesor: Mijares Rodríguez Alberto

22 de Diciembre del 2020

PRÁCTICA 8

PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN LA DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MÁQUINA QUE CORRESPONDE A UN CICLO

OBJETIVOS:

A partir de  datos de alturas manométricas, temperatura ambiente, altura barométrica y volúmenes obtenidos experimentalmente por el estudiante en el equipo Clemen-Desormes, calcular los valores de presión, volumen y temperatura de cada estado para trazar la gráfica del ciclo, calcular los valores de las variaciones de energía de cada proceso y del ciclo, de acuerdo a la primera ley de la termodinámica y determinar el tipo de máquina.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.

Un ciclo termodinámico está formado por una serie de procesos sucesivos,  en el que mediante el último proceso, el sistema regresa a las condiciones iniciales.

Un ciclo termodinámico puede corresponder a una máquina térmica o a una máquina frigorífica.

Una máquina térmica es aquella que recibe calor y realiza trabajo. Una máquina frigorífica es la recibe trabajo y transfiere calor de una zona de baja temperatura a otra zona con temperatura más alta.

Para  tener los valores P.V.T. de cada estado se parte de los que ya se conocen, calculando los que no se saben, con las ecuaciones de los gases ideales y las de los procesos ya identificados.

Ya con toda la información anterior se puede calcular la variación de energía interna, la variación de entalpía, el trabajo y el calor para cada proceso.

La suma de las variación de energía interna de cada proceso proporciona la variación para el ciclo y lo mismo ocurre si sumamos las variaciones de entalpía, obtenemos la del ciclo, igualmente la suma de los valores de trabajo de los procesos, nos da el trabajo del ciclo y la suma de los calores, el calor del ciclo. En la suma de las energías hay que tener en cuenta los signos que tengan.

 La variación de la energía interna y la variación de entalpía de un ciclo termodinámico constituido por procesos reversibles son CERO. Los valores de trabajo y calor son iguales pero de signo contrario.

Un trabajo del ciclo positivo indica que corresponde a una máquina frigorífica, mientras que un valor negativo del trabajo indica que se trata de una máquina térmica.

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

Material, equipo y sustancias.

Equipo: Aparato de expansión y comprensión de gases, que consta de:

1 Recipiente de vidrio pyrex de paredes gruesas con capacidad de 20.5 L.

1 Manómetro en “U” con agua destilada.

1 Tapón de hule del número 12 con tres orificios.

2 tramos de tubo de látex de 50 cm.

1 compresor.

1 termómetro graduado en ºC.

1 escuadra de madera de 60 cm.

Aire, agua y corriente eléctrica.

Procedimiento.

1.- Mover lentamente la manija azul (AIR) hasta un ángulo aproximado de 45° (se debe escuchar la salida del aire a presión).

2.- Tapar con el dedo pulgar el orificio del tapón que no tiene conexión (sujetar con las dos manos todo el tapón, para evitar que se bote con la presión).    

3.- Cuando la diferencia de alturas en las columnas del manómetro esté entre 12 y 14 cm cerrar la manija azul y tomar el dato (h1).

4.- Destapar el orificio, cuando las columnas de mercurio se crucen por primera vez taparlo nuevamente.

5.- Esperar a que las columnas de mercurio se estabilicen y tomar el dato (h3).

6.- Registrar la temperatura ambiente. (tamb).

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES

Interpretación del experimento.

El aire que contiene el recipiente es el sistema. Al introducir aire al recipiente por medio del compresor, el aire que tenía el recipiente ocupa un volumen menor (V1), este volumen es del estado inicial del ciclo en el que la presión es (P1) y es mayor que la atmosférica, encontrándose a (t1) que es la ambiente.

Cuando destapas el recipiente, una cantidad de aire igual a la que entró por medio del compresor sale y el sistema se expande de (V1) hasta ocupar otra vez todo el volumen del recipiente (V2), disminuyendo la presión (P2) al valor de la atmosférica y en la expansión el aire se enfría hasta un valor (T2).

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