Laboratorio de Termodinmica

Reporte de prctica Estado de saturacin del agua

Profesor:Ing. Rojas Tapia AlejandroSemestre:2013-1

Integrantes:

Cuacuas Rivera Edgar Jahir Grupo Teora 4Fernndez Rodrguez Axel Alejandro Grupo Teora 8Montoya Suarez Ma. Del Carmen Grupo Teora 6Parra Gmez Mara Del PilarGrupo Teora 1Ros Prez Sama Grupo Teora 5Grupo: 16 Equipo: 3

Fecha realizacin:

20 de septiembre del 2012

Fecha de entrega:

31 de octubre del 2012Introduccin

En esta prctica, el objeto a estudiar son los conceptos de sustancias puras, adems del anlisis del cambio de fase de lquido - vapor. Una sustancia pura y compresible se considera que contiene nicamente qumico.

El comportamiento de una sustancia pura, simple y compresible se resume en el postulado de estado, que dice:

"Dos propiedades termodinmicas intensivas e independientes bastan para establecer el estado termodinmico estable de una sustancia pura, simple y compresible."

Existen sustancias prcticas donde dos fases de una sustancia pura coexisten en equilibrio. La atencin de esta prctica se centra en la liquida con vapor. Como sustancia comn, el agua se usa para demostrar los principios bsicos en los sistemas que presentan cambios de fase.

Por otro lado, la utilidad de esta prctica recae en la utilizacin de las sustancias simples y compresibles, empleadas en muchos sistemas de ingeniera, incluyendo las plantas de potencia, muchos sistemas de refrigeracin y sistemas de distribucin trmica que usan el agua o el vapor de agua para transportar la energa.

El postulado de estado seala la informacin necesaria para especificar el estado de una sustancia en un sistema particular. Si se conocen la temperatura y el volumen para una sustancia pura y compresible, entonces la presin y el volumen se pueden conocer, ya que P=P(T,V), V=V(T,V), aunque no son las nicas que pueden tomarse como variables independientes.

Objetivos

Obtener algunos estados termodinmicos de saturacin para el agua. Dibujar un esquema aproximado de la campana de saturacin para el agua con los estados termodinmicos obtenidos.

Materiales

1 Barra magntica 1 Bomba de vaco 1 Campana de vaco con vacumetro y vlvula de regulacin 1 Parrilla elctrica 1 Termmetro de bulbo con Hg de -10 (C) a 50 (C) 1 Termmetro de bulbo con Hg de -20 (C) a 150 (C) 1 Termopar tipo K con sonda de inmersin 1 Multmetro digital 3 Vaso de precipitados de 250 (ml) 1 Recipiente a presin con manmetro 1 Base de metal 1 Mechero Piedras de ebullicin (polvo de mrmol)

DesarrolloEsta prctica consisti primero en colocar 200 ml de agua en los 3 vasos de precipitados. Medimos la temperatura de un matraz a temperatura ambiente y le introducimos las piedras de mrmol para la ebullicin y despus introducimos dicho vaso dentro de la campana de vaco. Ajustamos el tornillo de la campana de vaco, encendemos la bomba de vaco y abrimos la vlvula de paso de la bomba de vaco a la campana. Cuando el agua este en su punto de ebullicin, medimos la presin y la temperatura a la que se encuentra el agua. Una vez realizado, se apaga la bomba de vaco y se abre el tornillo de la campana para liberar la presin que hay en ella y poder retirar el vaso. Este mismo proceso se repite con otro vaso que contenga agua a 30 C, 40 C y 50 C.

T(C)P(cmHg)P(kPa)Vf (m3/kg)Vg(m3/kg

amb (25)2.53.3330.0010032458.106

303.14.1320.00100415634.081

405.47.1910.0010075920.36

507.29.5990.00100983115.3769

374.1522060.00Critico (m3/kg)=0.03106

Para la obtencin de volmenes especficos.

Liquido saturado Para 4.312 (kPa)= 0.041321 (bar)

Vapor saturado Para 4.312 (kPa)= 0.041321 (bar)

De manera anloga, con ayuda de las tablas de saturacin del agua, determinamos los valores de los volmenes especficos para vapor saturado y liquido saturado

Anlisis de resultados La relacin de datos agrupada en la tabla, nos hace ver que para un solo valor de temperatura hay un nico valor de presin, un solo valor de vapor saturado as como para liquido saturado, lo que quiere decir que para cada valor de estos (P,T,Vf, Vg) nos definir un nico estado termodinmico, es decir, estas componentes termodinmico ya estn definidas y son invariables puesto que no es posible la existencia de dos o ms variables, ya sea de P,T,Vf o Vg para un solo estado termodinmico, de ah la dependencia entre cada una. Con esta tabla tambin podemos observar que estuvimos muy lejos de alcanzar experimentalmente el punto crtico, puesto que las presiones que trabajamos eran a muy baja presin en comparacin de la necesaria para este estado termodinmico.

Por otro lado, aunque los estados que determinamos fueron pocos, el esquema representado por estos, tiene una trayectoria parecida a la grfica que ya se mostr en clase y la cual se le denomina campana de saturacin del agua. Logrando notar con el grfico el comportamiento y la capacidad energtica del agua y el vapor bajo cierta condicin de presin que nosotros controlamos mediante los cambios de temperatura del agua

Conclusiones Personales

En mi opinin la prctica estuvo muy interesante ya que se estuvo jugando con las presiones y las temperaturas para lograr observar las diferentes temperaturas de ebullicin cuando se crea un vaco, en conclusin estuvo bastante dinmica y se reafirmaron los conceptos vistos en clase terica como lo de campana de saturacin. Tambin algo que me agrad mucho fueron las aplicaciones que tienen los conceptos de esta prctica como los son las nubes y porque existe vapor a una temperatura tan baja y ahora comprendo que es por lo mismo de la baja presin.Cuacuas Rivera Edgar Jahir

Comprender la diferencia entre la energa necesaria para elevar la temperatura de una sustancia y para que cambie de estado es muy importante. Aunque en esencia se trata de energa trmica, su comportamiento ser diferente y depender de distintos factores. En el caso del agua; en su estado de saturacin, durante esta prctica comprend de manera clara la relacin entre presin y punto de ebullicin o cambio de estado. Algo tan evidente y que vivimos todos los das como lo es la evaporacin del agua a 93 C, aproximadamente, en la Ciudad de Mxico y la diferencia con respecto a la playa, por ejemplo. Esto quiere decir que necesitaremos de menos energa para evaporar el agua en, dgase, la cima del Popo, por la menor presin atmosfrica que sufre el lquido. Esto se ejemplific claramente en la prctica y aunque no se pudo realizar el experimento a altas presiones, queda patente que el comportamiento es anlogo. La temperatura deber ser mayor para lograr el cambio de estado. Con estos experimentos realizamos entonces el clculo de algunas temperaturas de saturacin como se hicieran en los laboratorios para calcular las tablas con las cuales, por cierto, comparamos nuestros resultados.

Fernndez Rodrguez Axel Alejandro

Al parecer nuestros objetivos de la prctica fueron cumplidos, ya que nuestros resultados de la parte experimental coincidieron o se encontraban dentro del rango de las tablas que la profesora mostr, como sabemos la saturacin del agua consiste en la relacin de equilibrio entre el vapor y el lquido, me resulto curioso como la temperatura se mantena constante mientras todo permaneca apagado y ms aun cuando comenzaba a hacer el cambio de fase. Aprend que en este proceso deba de encontrarse la misma cantidad de agua que la de vapor.Tambin comprend que la presin es una propiedad muy importante, ya que si la presin es mayor, la temperatura ser menor, y si la presin es menor, la temperatura ser mayor en el caso del punto de ebullicin del agua.

Montoya Suarez Ma. Del Carmen

En esta prctica se pudo entender la entalpa del agua como una propiedad, y darnos cuenta de su presencia en la campana de saturacin del agua, tambin nos sirve para relacionar esta misma con el diagrama de calentamiento del agua (calor sensible y calor latente). Otra cosa interesante fue que por primera vez entend fsicamente que pasa en la campana de saturacin a que se refieren con la zona de mezcla y con calidad, todo esto en mi carrera es muy importante porque est presente en el estudio de fluidos para por ejemplo entender el flujo dentro de una tobera y las condiciones de mezcla del fluido entre muchas otras aplicaciones.

Parra Gmez Mara Del Pilar

En esta practica tuvimos la oportunidad de experimentar nosotros mismos como se comporta en agua en los estados de fase y cambio de fase, de alguna manera si fue algo trabajoso, pero es curioso el momento en que podemos observar como el agua se comporta de una manera muy ordenada y no cambia en ningn lugar, es una sustancia muy particular, nos qued muy semejante la curva como la teora que habamos conocido anteriormente.La obtencin de los estados si fue algo complicada, pero con la ayuda de mi equipo pudimos aclarar nuestras dudas.

Samai Rios Perez