Term Odin a Mica Gases

LABORATORIO DE TERMODINAMICA

rea Mecnica : Laboratorio de Termodinmica UTEC 2014 -2

Profesor de Laboratorio : Alejandro Barbachan Callirgos

LABORATORIO 2 Clculo de las Propiedades Termodinmicas

de Sustancias reales

Model de gas ideal

LABORATORIO DE TERMODINAMICA Clculo de las Propiedades Termodinmicas de Sustancias reales

Model de Gas ideal Laboratorio 2

rea Mecnica : Laboratorio de Termodinmica UTEC 2014 - 2


Glosario: La energa interna : A volumen constante de un gas ideal queda determinada por la expresin:

P es la presin P ( bar )

V es el volumen V (m 3 / Kmol )

n es la cantidad de sustancia de un gas (en moles)

R es la constante de los gases (8.314 JK1mol-1) y (0.287 JK1g-1)

T es la temperatura absoluta T ( Kelvin K )

Ecuacin del Gas ideal ( ) Error : G I ( % )

Ecuacin de Van der Waals, ideal ( ) Error : VdW (%)

Ecuacion Redlich-Kwong, ( ) Error : R W (%)

(%) Titulo o Calidad X = 0 Fase Lquida o X= 1 Fase de Vapor

Isoterma : Temperatura Constante ( Kelvin)





SUSTENTO TERICO

Modelos Tericos:

Ecuacin del Gas Ideal:

Modelos Semiempricos:

Ecuacin de Van der Waals: Ecuacion Redlich-Kwong: Estos modelos son los modelos matemticos que se usaran en este Laboratorio.





SUSTENTO TERICO ECUACIN DE VAN DER WAALS Y ECUACIN DE REDLICH-KWONG :

a b

Van der Waals

Redlich-Kwong

c

2c

2

P

TR

64

27

c

c

P8

TR

c

5.2c

2

P

TR42748.0

c

c

P

TR08664.0





SUSTENTO TERICO CONSTANTES CRTICAS Y PESO MOLECULAR DE ALGUNAS SUSTANCIAS

PM (kg/kmol) Tc (K) Pc (bar)

Agua (H2O) 18.02 647.3 220.9

Aire (-) 28.97 133 37.7

Oxgeno (O2) 32.00 154 50.5

Hidrgeno (H2) 2.018 33.2 13.0

Dixido de carbono (CO2) 44.01 304 73.9





ISOTERMAS ( T = CTE) DE UN GAS REAL

Son denominadas Isotermas de Andrews, tiene una forma ms compleja que las isotermas de un gas ideal( Hiprbolas) pues dan cuenta de los cambios de la fase que puede experimentar EL GAS REAL (Fase Lquida , Fase Gaseosa o Fase de Vapor)





PROCESO ISOCORO ( V = CTE) : calentamiento (o enfriamiento) de un recipiente rgido; se mide cmo vara P con T. Adems, el calor intercambiado es exactamente la variacin de energa interna, U .

PROCESO ISOBARO ( P= CTE) : calentamiento (o enfriamiento) de un sistema cilindro- pistn sometido a presin constante; se mide cmo vara el V con T. Adems, el calor intercambiado es exactamente la variacin de entalpa, H (H = U(T) + PV)





PROCESO ISOTERMO (T= CTE) : compresin (o expansin) de un sistema de paredes diatrmicas, sumergido en otro cuya temperatura es constante (foco); se mide cmo vara El P con V.





INTRODUCCIN : ESS

Ejemplo del modelo del gas ideal utilizando las propiedades fsicas y denominando al Volumen del gas ideal V_GI, se realiza una nueva utilizacin de los comandos en este caso:

Option y luego Function Information, el cual hace las transformacin de las unidades y utilizamos las propiedades trmicas. Rectificacin: error_GI=((v_REAL - V_GI)/ v_REAL) * 100 [%]





INTRODUCCIN : ESS Ejemplo del modelo del gas ideal Laboratorio 1 Termodinmica las condiciones de gas

ideal, utilizamos el valor de la Contantes de los Gases R= 8.314 3

, verificar los

valores de la presin P= 1 bar, Temperatura T = 99 C , considerar la transformacin de

unidades. Hallar el valor del Volumen 3





INTRODUCCIN : ESS Utilizamos los comandos Tables y luego New Parametrics Tables , luego seleccionar los

valores que usaremos para realizar los clculos en la tabla, y presionar la tecla Add y los elementos seleccionados se inscriben en Variables in table y luego Ok

.





INTRODUCCIN : ESS En forma automtica sale un cuadro el cual lo llenaremos con los valores, First Value

pondremos el valor de LA PRESIN en este caso 10000 y Increment 10000, click OK, luego fijamos LA TEMPERATURA en First Value con 372 y repetimos el mismo valor en Last(linear) 372, click OK , luego ir a Calculate y Click en Solve Table y click OK.

.





INTRODUCCIN : ESS Tendremos lo valores en una tabla y a la vez la grafica con el comando Plot, luego click

en New Plot Windows , luego X-Y Ploy y seleccionar los parmetros que deseamos en est caso seleccionamos Presin Vs Volumen, seleccionar Grid line , en los 2 casos y finalmente Seleccionar Spline Fit, Y click Ok.

.





DESARROLLO : ESS Verificamos las unidades utilizando Options luego Unit System y utilizamos las

unidades correctas para efectuar nuestro desarrollo.

.





DESARROLLO : ESS

. p (bar) v (m3/kmol) Ttulo (%) Error GI (%) Error VdW (%) Error R-W (%)

Completar la tabla adjunta incluyendo el cambio de fase en la zona oscura

T=300K Psat (300 K)= 0.01-1 bar

Fijando el valor de la temperatura en 300 K, construye una tabla paramtrica en donde vare la presin en el rango 0.01-1 bar. En este rango incluirs los dos valores de presin en el cambio de fase (presin de saturacin). Calcula el volumen especfico y el error cometido por los distintos modelos.





DESARROLLO : ESS

p (bar) v (m3/kmol) Ttulo (%) Error GI (%) Error VdW (%) Error R-W (%)

Completar la tabla adjunta incluyendo el cambio de fase en la zona oscura

T=400K Psat (400 K)= 10-230 bar

Rellenar las tablas adjuntas para T= 400, 500 y 600 K, tomando para el caso de 400 K un rango de presin de 0.1 a 10 bar, y para el caso de las restantes temperaturas, un rango de 10 a 230 bar.





DESARROLLO : ESS Ejemplo desarrollado con T= 500 K

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