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