practicas finales

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

TERMODINÁMICA

GRUPO 17

PROFESOR GENARO MUÑOZ HERNÁNDEZ

FUENTES MÁRQUEZ MARCO IVAN

PRACTICAS DEL SEMETRE

Practica #1

Densidad de sólidos y líquidos

Cuestionario Previo

1.-¿Cuáles son las unidades fundamentales del sistema internacional de unidades?

El S.I. define 7 unidades básicas o fundamentales las cuales son descritas por una definición operacional y son independientes desde el punto de vista dimensional. Todas las demás unidades utilizadas para expresar magnitudes físicas se pueden derivar de estas unidades básicas y se conocen como unidades derivadas

2.- Mencione y explique cuáles son las características estáticas y dinámicas de un sistema de medición

Estáticas:

Exactitud y precisión: en el campo de las mediciones estos dos conceptos son completamente diferentes. Se dice que el valor de un parámetro es muy

preciso cuando está muy bien definido. Por otra parte, se dice que dicho valor es muy exacto cuando se aproxima mucho al verdadero valor.

Linealidad: los instrumentos se diseñan de forma que tengan una respuesta lo mas lineal posible, es decir que para un determinado incremento del

parámetro que estamos midiendo, el desplazamiento correspondiente del indicador sea siempre el mismo independientemente de la posición de este.

DR. NIETO, 18/05/15,

No es flojera pero deberían de hacer los previos mas reducidos porque si no el estudiante no presta mucha atención en ellos.

Sensibilidad: Es la reacción entre la Respuesta del instrumento (número de divisiones recorridas) y la magnitud de la cantidad que estamos midiendo.

Reducción: Es el menor incremento de la variable bajo medición que puede ser detectado con certidumbre con dicho instrumento.

Gama y Escala: La gama de un instrumento se define como la diferencia entre la indicación mayor y y la menor que puede ofrecer el instrumento. La

gama puede estar dividida en varias escalas o constar de una sola.

Dinámicas

Error dinámica: Se define como la diferencia entre la cantidad indicada en un instante de tiempo dado y el verdadero valor del parámetro que esta

midiendo.

Tiempo de respuesta:

Es el tiempo transcurrido entre la aplicación de una función escalón y el instante en que el instrumento indica un cierto porcentaje del valor final.

Tiempo nulo: Es el tiempo transcurrido desde que se produce el cambio brusco a la entrada del instrumento hasta que alcanza el 5% del valor final.

Sobrealcance: En los instrumentos con aguja indicadora, la deflexión se produce debido a que se aplica una fuerza en la parte móvil, dicha parte

tiene una masa por la que al aplicar fuerza se origina un momento que puede llevar a la aguja más allá del valor correspondiente, la diferencia entre el

valor máximo y el valor final se denomina sobrealcance.

3.- Defina y explique que es una medición directa e indirecta

Directa: La medida o medición directa es cuando se obtiene con un instrumento de medida que compara la variable a medir con un patrón. Así, si deseamos medir la longitud de un objeto, se puede usar un calibrador;

comparando la longitud del objeto con la longitud del patrón marcado en el calibrado, haciéndose la comparación distancia-distancia.

Medición indirecta

ES aquella en la que una magnitud buscada se estima midiendo una o más magnitudes diferentes y se calcula la magnitud buscada mediante el cálculo

a partir de la magnitud o magnitudes directamente medidas.

4.- explique que es un error de una medición directa indicada

En la medición directa encontramos los errores sistemáticos relacionados con la destreza del operador con esto encontramos el error de paraje, este

error tiene que ver con la postura que toma el operador para tomar la lectura de medición. Y por otro lado tenemos los errores ambientales y físicos al

cambiar las condiciones climáticas, están afectan las propiedades físicas de los instrumentos: dilatación, resistividad, conductividad, etc. En cuanto a la

medida indirecta encontramos el error de lectura mínima cuando la expresión numérica de la medición resulta estar entre dos marcas de la

escala. El error de cero es el error propiamente de los instrumentos con el medio ambiente. Error absoluto, se obtiene de la suma de los errores de

instrumento y el aleatorio.

5.- defina y explique el concepto de incertidumbre de un conjunto de mediciones de una cantidad física

La incertidumbre de una medición es la duda que existe respecto al resultado de dicha medición. Aunque se cree que muchas mediciones son

veraces, toda medición aun la más cuidadosa, tiene un margen de duda, por lo tanto para cualquier medición necesitamos conocer el margen de error; necesitamos dos números para cuantificar una incertidumbre, uno es el

ancho de este margen llamado intervalo, el otro es el nivel de confianza, el cual establece que tan seguros estamos del valor verdadero dentro de este

margen.

5.-explique cómo se obtiene la mejor recta de un conjunto de datos experimentales empleando el método de mínimos cuadrados.

Una recta que mejor se ajusta es una línea recta que es la mejor aproximación del conjunto de datos dado, es usada para estudiar la

naturaleza de la relación entre dos variables, la forma mas precisa es utilizando el método de mínimos cuadrados el cual es el siguiente.

1) Calcule la medida de los valores de “x” y los valores de “y”2) Relaize la suma de los cuadrados de los valores de “x”

3) Realice la suma de cada valor de “x” multiplicando por su valor correspondiente “y”

4) Calcule la pendiente de la Recta usando la formula

M= ∑ xy−

∑ x∗∑ y

n

∑ x2−∑ x

2

n

n es el numero total de puntos dados

5) Calcule la intersección en y de la recta usando la formulaB=y-mx donde x,y son medidas de las coordenadas de x,y de los puntos

6) Use la pendiente y la intercepción en y para formar la ecuación de la recta.

7.- Defina matemáticamente la densidad y explique el concepto físico

La densidad es una magnitud escalar referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia, la densidad medida es la razón entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa

D=mV

Una de las propiedades de los sólidos, así como de los líquidos e incluso gases es la medida del grado de compactación de un material. La densidad es una medida de cuanta materia se encuentra comprimida en un espacio

determinado es la cantidad de masa por unidad de volumen.

8.- defina matemáticamente el peso específico y explique el concepto físico

V=D/v=mg/v

Se denomina peso específico al consiente entre su peso y el peso de un volumen equivalente siendo un valor adimensional es una propiedad

intrínseca y constante

9.- defina matemáticamente el volumen específico y explique el concepto físico

el volumen específico de una sustancia es la relación del volumen de la

sustancia a su masa. Es el recíproco de la densidad y es una propiedad

intrínseca de la materia:

Volumen específico de un gas ideal también es igual a la constante de gas

multiplicado por la temperatura y, a continuación dividida por la presión.

10.-Investigue las principales densidades de sólidos, líquidos y gases.

SustanciaDensidad media

(en kg/m3) y CNPT

Brillantina 981

Aceite 920

Acero 7850

Agua destilada a

4 °C1000

Agua de mar 1027

Aire 1,2

Aerogel 1-2

Alcohol 780

Magnesio 1740

Aluminio 2700

Asfalto 2300


(en kg/m3) y CNPT

Carbono 2260

Caucho 950

Cobre 8960

Cuerpo humano 950

Diamante 3520

Gasolina 680

Helio 0,18

Hielo 917

Hierro 7874

Hormigón armado 2400-2500

Madera 600 - 900

Mercurio 13580


(en kg/m3) y CNPT

Oro 19300

Wolframio 19250

Uranio 19050

Tántalo 16650

Torio 11724

Estaño 7310

Piedra pómez 700

Plata 10490

Osmio 22610

Iridio 22560

Platino 21450

Plomo 11340


(en kg/m3) y CNPT

Poliuretano 40

Sangre 1060 - 1088

Tierra (planeta) 5515

Vidrio 2500

-

PRÁCTICA 1

“DENSIDAD DE SÓLIDOS Y LÍQUIDOS”

OBJETIVOS.

Obtener el mejor valor de la densidad del Mercurio y el Aluminio. Calcular los respectivos porcentajes del error de exactitud y de precisión. Obtener el porcentaje de incertidumbre de la densidad que sea factible.

BASE TEÓRICA Y/O ANTECEDENTES.

Densidad: La densidad es una medida utilizada para determinar la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La ciencia establece dos tipos de densidades. La densidad absoluta o real que mide la masa por unidad de volumen y la densidad relativa o gravedad específica que compara la densidad de una sustancia con la del agua. La densidad absoluta se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m³) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m³).

DR. NIETO, 12/05/15,

En base a la teoría dada siento que no es el mejor valor si no la aproximación más cercana a tomando en cuenta los errores que pueden ocurrir.

Puedes medir fácilmente la masa de un sólido o líquido mediante una balanza, y encontrar el volumen de un líquido con un cilindro graduado.

Principio de Arquímedes : Este principio establece que todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta una fuerza vertical hacia arriba, llamada empuje, cuyo valor es igual al peso del fluido desalojado y cuya línea de acción pasa por el centro de gravedad del fluido desalojado.

Así, si un cuerpo de volumen V se encuentra totalmente sumergido en un líquido de densidad , el empuje que experimenta el cuerpo es

Al medir, siempre existirá algún porcentaje de error, es por eso que se necesita tener la mayor exactitud y/o precisión para tener el menor error posible.

Exactitud y Precisión: Estas dos palabras son sinónimos, pero en el campo de las mediciones indican dos conceptos completamente diferentes. Se dice que el valor de un parámetro es muy preciso cuando está muy bien definido. Por otra parte, se dice que dicho valor es muy exacto cuando se aproxima mucho al verdadero valor.

El porcentaje de error: en los laboratorios se utiliza para medir la precisión y exactitud de los valores obtenidos durante un experimento. Se calcula con la fórmula: porcentaje de error igual al valor teórico menos el valor experimental dividido entre en valor teórico multiplicado por 100. Al obtener los resultados siempre se tiene una incertidumbre respecto al valor obtenido.

Incertidumbre: Es la cuantificación de la duda que se tiene sobre el resultado de una medición. Cuando sea posible, se trata de corregir los errores conocidos por ejemplo, aplicando las correcciones indicadas en los certificados de calibración. Pero cualquier error del cual no se conozca su valor, es una fuente de incertidumbre. La incertidumbre de una medición es la duda que existe respecto al resultado de dicha medición.

MATERIAL (Ver resolución en la sección de resultados).

2 balanza de triple brazo (2610g) 1 vaso de precipitados de 100mL 1 vaso de precipitados de 400mL 2 pinzas de sujeción de tres dedos 20 cm3 de mercurio 1 bureta de 50mL 1 soporte universal 1 jeringa (sin aguja)

DR. NIETO, 12/05/15,

El principio de Arquímedes es muy útil, así como complejo por ello siento que se debería de tocar más a fondo en el laboratorio

1 cilindro de aluminio 1 calibrador Vernier de metal.

DESARROLLO.

ACTIVIDAD 1.- “Características estáticas de un instrumento de medición”.

En esta actividad analizamos las características estáticas de los instrumentos de medición que utilizamos en esta práctica. Posteriormente tomamos nota de los mismo con los cuales llenamos la tabla 1 (Ver tabla en la sección de resultados)

ACTIVIDAD 2.- “Densidad de un líquido (mercurio)”.

En esta actividad como primer paso colocamos la balanza sobre una superficie nivelada con el objetivo de ajustarla a cero.

Posteriormente colocamos sobre ella el vaso de precipitados de 400ml para registrar su masa y nos dispusimos a colocar el sistema por medio del cual el soporte quedara atrás de la balanza a una distancia de aproximadamente 15cm, además colocamos la bureta de forma vertical dentro del vaso de precipitados que colocamos previamente en la balanza a una distancia no mayor a 5cm. Una vez que la bureta estaba lista la ajustamos con las pinzas a la base y soporte verificando que estas no interfirieran con las tomas de lectura de la misma.

Una vez que colocamos el sistema correctamente y con ayuda de la jeringa proseguimos a succionar la mayor cantidad de mercurio dentro de esta para posteriormente verterla en la bureta tomando lecturas de la cantidad de mercurio que se almaceno en la bureta. Una vez que vertimos un aproximado de 20 cm3 de mercurio abrimos con cuidado la válvula de la bureta para dejar caer al vaso de precipitados pequeñas cantidades de 2ml de mercurio aproximadamente, registramos los datos obtenidos tanto en la balanza como en la bureta y así sucesivamente repetimos el paso 5 veces tomando todos los datos y llenamos la tabla 2. (Ver tablas de datos en la sección de resultados)

Con los datos que obtuvimos realizamos la gráfica de masa contra volumen y aplicando el método de mínimos cuadrados nos fue posible interpretar los términos obtenidos en la recta de la gráfica mencionada anteriormente. (Ver gráfica en sección de resultados)

ACTIVIDAD 3.- “Calcular los porcentajes de error de exactitud y precisión de las mediciones hechas para obtener la densidad del mercurio”

Con los datos obtenidos de la actividad anterior nos fue posible calcular los porcentajes requeridos en esta actividad. (Ver en la sección de resultados)

ACTIVIDAD 4.- “Del modelo matemático obtenido en la actividad anterior, determine densidad, volumen específico, densidad relativa, modulo del peso y modulo del peso específico de la sustancia”

Una vez realizados los cálculos para obtener los valores requeridos en esta actividad llenamos la tabla 3 expresando las cantidades en el sistema internacional de unidades.

ACTIVIDAD 5.- “Obtener la densidad de un sólido (aluminio) a partir de la definición de su modelo matemático”

Como primer paso en esta actividad colocamos la segunda balanza sobre una superficie nivelada para lograr ajustarla a cero. Posteriormente colocamos el cilindro de aluminio sobre la balanza para registrar su masa, una vez pesado y con ayuda del vernier tomamos registro de sus medidas interiores y exteriores (altura y diámetro). Con los resultados obtenidos llenamos la tabla 4. (Ver tabla en la sección de resultados)

ACTIVIDAD 6.- “Calcular los porcentajes de error de exactitud y precisión de las mediciones hechas para obtener la densidad del aluminio y el porcentaje de incertidumbre del aluminio”

Con los resultados que registramos en la tabla nos fue posible buscar los porcentajes de error requeridos en esta actividad. (Ver en sección de resultados)

RESULTADOS.

ACTIVIDAD 1.- “Características estáticas de un instrumento de medición”.

TABLA 1.

INSTRUMENTO RANGO RESOLUCION LEGIBILIDADBureta 0-2610g 0.1g BuenaBalanza de T.B 0-50ml 0.1ml BuenaVaso de P. 0-400ml 50ml BuenaVaso de P. 0-100ml 20ml BuenaVernier 0-19cm 0.01mm Regular

ACTIVIDAD 2.- “Densidad de un líquido (mercurio)”.

TABLA 2.

Lectura Volumen (m^3) Masa (kg)1 0.0000022 0.0292 0.000004 0.05353 0.000006 0.08054 0.000008 0.10755 0.00001 0.13636 0.000012 0.1627 0.000014 0.1885

CALCULOS POR EL METODO DE MÍNIMOS CUADRADOS.

Aplicando el método de mínimos cuadrados para su interpretación lineal de los resultados con las ecuaciones del método establecido:

Se tiene que el modelo matemático de la densidad del mercurio es:

y = mx + b

m = M (v) +m0

M la masa,

V el volumen obtenido en el laboratorio y

m0 el primer valor de la masa

M es la pendiente a la recta, y en este resultado es la densidad del mercurio.

M= 13561.1 m0= -0.000690741 por lo que el modelo matemático es:

m = 13561.1 (v) + (-0.000690741) [kg]

GRÁFICA.

Densidad del mercurio M= 13561.1 (KG/m^3)

Promedio de masas = 0.1080 (kg)

Promedio de volúmenes = 0.000008028571 (m^3)

Densidad del mercurio promedio = 13451.958 (kg/m^3)

ACTIVIDAD 3.- “Calcular los porcentajes de error de exactitud y precisión de las mediciones hechas para obtener la densidad del mercurio”

Porcentaje de error de exactitud: | VT−VEVT

∨X10

%EE=¿ 13600−13561.113600

∨¿ X 100 = 0.28%

Para sacar la exactitud:

%E=100-%EE

%E=100-0.28= 99.72%

Porcentaje de error de precisión:

ValorMedido−Valormasalejadodelamedida

ValorMedido X 100

DR. NIETO, 12/05/15,

Con este valor debemos dejarle en claro a los estudiantes que siempre que hagamos una práctica tendremos un margen de error y decirles que debemos de tomas las mayores precauciones posibles para una buena medición

DR. NIETO, 12/05/15,

Este tipo de graficas en mi opinión nos ayuda mucho para la interpretación de los datos y así darles un significado

%EP=¿ 13561.1−1363013561.1

∨X 100=¿0.50%

Para sacar la precisión:

%P=100-%EP

%P=100-0.086= 99.5%

Porcentaje de incertidumbre:

E=ValorMedido-ValorReal

13561.1-13600= -38.9

ACTIVIDAD 4.- “Del modelo matemático obtenido en la actividad anterior, determine densidad, volumen específico, densidad relativa, modulo del peso y modulo del peso específico de la sustancia”

TABLA 3.

Densidad d= 13561.1 (kg/m^3)

Densidad Relativa

δ= 13.5611 (1)

Volumen específico

v= 7.374e-5 (m^3/kg)

Peso W= 1.84353 (N)Peso específico = 132627.55 (N/m^3)

ACTIVIDAD 5.- “Obtener la densidad de un sólido (aluminio) a partir de la definición de su modelo matemático”

TABLA 4.

LECT. DIAM. EXT. (m)

DIAM. INT. (m)

ALTURA (m)

MASA (kg)

VOL. (m3) DENSIDAD (kg/m3)

1 0.038 0.0035 0.019 0.058 2.13x10^-5 2723.0042 0.038 0.004 0.019 0.0579 2.12x10^-5 2718.3093 0.038 0.004 0.019 0.0579 2.12x10^-5 2718.3094 0.038 0.0035 0.019 0.0579 2.13x10^-5 2723.004

PROM. 0.038 0.00375 0.019 0.0579 2.13X10^-5 2720.6565

Densidad del aluminio= 2700

ACTIVIDAD 6.- “Calcular los porcentajes de error de exactitud y precisión de las mediciones hechas para obtener la densidad del aluminio y el porcentaje de incertidumbre del aluminio”

Porcentaje de error de exactitud: | VT−VEVT

∨X100

%EE=¿ 2700−2720.65652700

∨¿ X 100 = 0.76%

Para sacar la exactitud:

%E=100-%EE

%E=100-0.76= 99.24%

Porcentaje de error de precisión:

ValorMedido−Valormasalejadodelamedida

ValorMedido X 100

%EP=¿ 2720.6565−2718.3092720.6565

∨X100=¿0.086%

Para sacar la precisión:

%P=100-%EP

%P=100-0.086= 99.914%

Porcentaje de incertidumbre:

E=ValorMedido-ValorReal

2720.6565-2700= 20.6565

ANALISIS DE RESULTADOS.

Respecto al aluminio: Con base a la tabla y al experimento en el cual se obtuvieron varias lecturas para calcular la densidad, se obtuvo un valor muy cercano, excediéndose en 20.6565 al valor real de la densidad que es 2700 kg/m3, por lo que las mediciones fueron hechas correctamente. Sin embargo debido a los errores en los instrumentos (balanza y vernier), principalmente al momento de calibrar la balanza y en el momento de observar y tomar los datos de cada una de

DR. NIETO, 12/05/15,

Aquí es donde todos los conocimientos entran en conjunto para dar un análisis crítico y objetivo.

las lecturas, es decir, errores humanos, es por eso que se obtuvo un valor promedio de todas las lecturas de 2720.6565. Obteniendo un error de precisión y exactitud de 0.086 y 0.76 respectivamente.

Calculando el margen de precisión y exactitud respecto el 100% como base estuvimos en el rango de 99.914% y 99.24% por lo que no estuvimos tan alejados del valor real de la densidad.

Los valores que se mantuvieron constantes son diámetro exterior y altura, para el diámetro interior variaron los valores de 0.0035 a 0.004 estando dentro de este rango los demás valores debido al orificio que estaba dentro del cilindro de aluminio que no estaba completamente circular.

En el caso de la masa los valores variaron de 0.0579 a 0.058 kilogramos respectivamente, para lo cual pudimos calcular los valores de volumen y densidad que de igual forma no variaron mucho, es decir, de 2.12x10-5 a 2.13x10-5 m3 en volumen y de 2718.309 a 2723.004 kg/m3 en densidad. Obteniendo así los valores promedio de cada uno de los rubros que necesitábamos para calcular el volumen y densidad.

Respecto al mercurio:

En este experimento en el cual se obtuvieron varias lecturas para obtener la densidad del mercurio, se obtuvo un valor muy parecido al valor real de la densidad del mercurio, obteniéndose un valor de 13561.1 (kg/m^3) sobre el valor de 13600 (kg/m^3), por lo que creemos que las mediciones las hicimos de manera adecuada y casi sin errores ya que es menos del 1% de error de precisión. Pero principalmente los errores se encuentran en nuestros instrumentos de medición como lo son la balanza, la bureta y el vaso de precipitados, los cuales son un poco difíciles de maniobrar principalmente al momento de calibrar la balanza y en el momento de observar y tomar los datos de cada una de las lecturas, es decir, errores humanos, por los que se obtuvieron un error de precisión y exactitud de 0.28 y 0.50 respectivamente.

Calculando el margen de precisión y exactitud respecto el 100% como base estuvimos en el rango de 99.72% y 99.50% por lo que no estuvimos tan alejados del valor real de la densidad del mercurio.

En los valores de las mediciones del volumen es muy impreciso usar una bureta, por lo que el primer valor fue de 2.2 ml en lugar de 2.0, y por consiguiente el segundo valor neto del volumen en la segunda medición tuvo que ser de 1.8 ml para poder promediar los valores a 2 ml por lectura.

Pero al final de todos los valores no afecto este error de uso de la bureta en los resultados, concluyendo así el valor muy cercano al real obtenido.

CONCLUSIÓN

La densidad es una propiedad que tenemos presente en cada aspecto de la vida desde el aceite de los autos, hasta la densidad de un barco para asegurar que flote es por ello que es un tema de suma importancia, en esta ocasión los objetivos se cumplieron totalmente ya que gracias a lo antes realizado logramos medir satisfactoriamente la densidad de dos sólidos para después compararlo con los datos teóricos que tenemos en los libros dándoles un significado de porque se comportan así y que cambios pueden tener a su vez, fue importante saber qué tipos de error se pueden generar en una medición para tratarlos de reducir y esto siempre va a fallar como nos acaba de suceder pero fue una muy buena aproximación por lo que estamos satisfechos con los resultados. Y no solo dar por sentado que esa es la densidad del metal en este caso si no saber de dónde viene y como se comparta para cada elemento, por ello podemos concluir que la práctica se cumplió todo el aprendizaje esperado.

Practica 2 cuestionario Previo

1.-Defina presión, presión absoluta y presión relativa

La presión se define como fuerza por unidad de área. Para describir la influencia sobre el comportamiento de un fluido, usualmente es más

conveniente usar la presión que la fuerza. La unidad estándar de presión es el Pascal.

Presión manométrica: indica la diferencia entre la presión de un punto determinado del flujo y la presión atmosférica, esta presión se aplica

cuandola presión es superior a la atmosférica.

Presión absoluta: presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es cero únicamente cuando no

existe choque entre las moléculas.

Presión relativa: esta se mide en relación a la presión atmosférica, su valor cero corresponde al valor de la presión absoluta. Esta mide entonces la

diferencia existente entre la presión atmosférica determinado y lugar y la presión absoluta.

Presión vacuometrica: se mide por debajo de la presión atmosférica porque se le conoce como presión de vacío.

2.- ¿Qué es la presión atmosférica y como se mide?

Es atmosfera es una capa de aire construida por el 20% de oxígeno, 79% de nitrógeno y el 1% de otros gases poco comunes. Debido a su peso ejerce una presión sobre todos los cuerpos que están en contacto con el, por lo

que se llama presión atmosférica la presión atmosférica varia con la altura, por lo que a nivel dl mar tiene su máximo valor a presión normal, equivalente

a 760 mm de hg en el DF el valor de la presión es de 586 mm de Hg. La presión atmosférica no puede calcularse fácilmente pero si con la ayuda de

un barómetro. Toricelli fue el primero en construir un barómetro en el año de 1642.

3.- ¿qué es una propiedad extensiva y que es una propiedad intensiva? ¿En dondeubicas a la densidad, densidad relativa, presión, presión atmosférica, volumen y volumen específico dentro de estas propiedades? Justifique sus

respuestas

Propiedades extensivas? Son las que dependen de la cantidad de sustancia del sistema, por tanto depende del “tapromaño” del sistema tiene la

propiedad de ser aditiva en el sentido de que si se divide el sistema en dos partes el valor de la magnitud extensiva para el sistema completo es la suma

de los valores de dicha magnitud para cada una de las partes.

En general el cociente entre dos magnitudes extensivas nos da una magnitud intensiva. Ejemplo masa y volumen nos da densidad.

Propiedad intensiva: Son aquellas que no dependen de la cantidad de sustancia o de tamaño de un cuerpo, por lo que el valor permanece

inalterable al subdividir el sistema inicial en varios subsistemas, por este

Presión motivo no son propiedades aditivas.

Ejemplos de estas propiedades: temperatura, presión, velocidad, volumen especifico, punto de ebullición, punto de fusión, densidad.

Densidad: es intensiva ya que depende de dos intensivas

Densidad relativa: intensiva

Presión: propiedad intensiva

Presión atmosférica intensiva

Volumen: propiedad extensiva

Volumen específico: propiedad intensiva: (

4.- mencione las unidades en que puede expresarse la presión ( al menos 5 unidades distintas)

GigaPascal 104 Pa

Megapascal 106 pa

Kilopascal 103 Pa

Pascal N/m2

Sistema centegesimal baria

Sistema técnico gravitatorio

Kiligramo fuerza por centímetro cuadrado Kgf/cm2

Sistrma ingles libra fuerza sobre pulgada cuadrada lbf/in2

Ksi =100 psi

Atmosfera 101325 pa =1013.25 mb =760 mm Hg

5.-¿Que es un fluido? ¿Mencione al menos 10 de sus propiedades?

Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna sustancia entre cuyas moléculas solo hay una fuerza de atracción débil. La

propiedad definitoria es que los fluido pueden cambiar de forma sin que aparezcan en sin ser restrictorias tienden a recuperar la forma original

Propiedades primarias o termodinámicas:

Presión, energía interna, calor especifico, densidad, entalpia, viscosidad, temperatura, entropía, peso y volumen especifico.

Propiedades secundarias:

CAracteristicas en el comportamiento especifico de los fluidos

Viscosidad, conductividad térmica, tensión superficial, compresibilidad, capilaridad.

6.-Mencione 5 instrumentos para medir la presión y explique brevemente su funcionamiento:

Barómetro:intrumento que mide la presión atmosférica, la cual es el peso por unidad de superficie ejercida por la atmosfera, uno de los barómetros

mas conocidos es el de mercurio

Manometro: mide la presión de fluidos contenidos en recipientes cerrados, se distinguen dos tipos de manometros según se emplean para medir la

presión de liquidos o de gases.

Tubo de pitot se utiliza para calcular la presión total o de estancamiento, presión remanente (suma de la presión estaica y presión dinámica). Mide la

velocidad en un punto dado de la corriente.

Tubo de bourdon: tubo de sección eliptica que forma un anillo casi completo, la presión tiende a enderezarlo y su movimiento se transmite a la

aguja por medio de un sector dentado y un piñon, siguiendo una ley determinada empíricamente, la aguja indicadora con un dia indica el valor de

la presión.

Neumáticos como elementos neumáticos los instrumentos neumáticos cuya variable de medida es la presión adecuada al campo de medida

correspondiente.

7.- de el valor de la presión atmosférica en las siguientes unidados, plaay des becas tabaxco y distrito fereral experimente su resultdo en mm de mercudio y pascales

Playa dos becas 760 mm de hg

Tabasco no especifica zona

Distrito federal 580m mm de hg 77.372 77327p

8.- La pregunta numero 8 era una rerecion lineal por lo que no la realizese mehace a vecer repetitvo de que estar haciendo siempre eso o las han de rotar mas o menos seguido

9 Escriba la ecuación que describe la variación de l precion para un fluido que se encuentra estatico y expliquecada uno de sis trminos

PFE= pgh

P=densidad

G gravedad en la ubicación experimental

H altura del fluido en el experimento

10) describa la ecuación que relaciona a la presión absoluta on la presión ambiente y con la presión relativa

La presión se mide como la suma de la presión atmosférica mas la presión manométrica (lectura tomada con el manómetro)

PRÁCTICA 2 “PRESIÓN”

OBJETIVOS:

1. El instructor del laboratorio desarrollara los conceptos de presión absoluta y presión relativa empleando el equipo e instrumental propuesto.

2. Los alumnos del grupo, con la orientación del instrumento propondrán el protocolo de la sesión experimental, desarrollar empíricamente el modelo matemático, ecuación del gradiente de presión gravitacional en estáticos.

3. El instructor de laboratorio desarrollará el concepto de presión atmosférica, empleando el equipo e instrumental propuesto para reproducir el experimento de Torricelli dando a los alumnos indicadores y técnicas para su realización.

4. Los alumnos de cada equipo de trabajo obtendrán el mejor valor de la presión atmosférica calculando los porcentajes de error de exactitud y precisión de las mediciones hechas, como la incertidumbre en presión que sea factible.

Material:

• 2 soportes universales

• 2 pinzas de sujeción de 3 dedos

• 2 jeringas de vidrio

• 3 masas de diferente granaje

• Hilo para sujeción de émbolo

• 2 unidades de manguera de látex de 1/2m

• 2 manómetros en U

• Anticongelante

Marco Ivan Fuentes Márquez, 17/05/15,

En lo personal siempre me e interesado demasiado por los vehículos automotores por lo que relaciono mucho lo visto en clase con lo que se aplica en los vehículos.E esta ocasión me di cuenta de una propiedad del anticongelante y cómo reacciona como un fluido totalmente es interesante saber que lo que se aprende en la escuela te sirve para cosas de tu vida diaria y no solo en el trabajo

DESARROLLO:

Colocar los pesos en las jeringas.

Sumergir la campana de vidrio que está conectada al manómetro en U en agua a diferentes profundidades cada 0.5cm en un rango de 0 a 5cm, con el fin de obtener la relación de la presión que indica el manómetro con la profundidad.

Sumergir la campana de vidrio en agua, anticongelante y mercurio a una profundidad de 0.5cm para obtener la relación de presión a una profundidad de 0.5cm para obtener la relación de presión.

RESULTADOS.

Sabiendo que:

Prel(man)= ρgΔl Patm= (13600)(9.78)(0.565)=75149.52Pa

Pabs= Patm+Prel

Si:

g=9.81 m/s²

ρ(anticongelante)=1190 kg/m³

ρ(agua)= 1000 kg/m³

ρ(Hg)= 13600 kg/m³

TABLA 1 (Anticongelante).


En lo personal se me hace muy difícil realizar las mediciones correspondientes debido a las graduaciones tan pequeñas espero eso se pueda corregir en algún momento

EVENTO h (m) Δl (m) Prel (Pa) Pabs (Pa)1 0.00 0.00 0.00 75149.522 0.01 0.010 116.7390 75266.2593 0.02 0.013 151.7607 75301.2804 0.03 0.019 221.8000 75371.3205 0.04 0.032 373.5648 75522.8846 0.05 0.040 466.9560 75616.4767 0.06 0.053 618.7167 75768.236

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.0774800

74900

75000

75100

75200

75300

75400

75500

75600

75700

75800

h(m)

p(Pa)

TABLA 2 (Agua).

EVETO h (m) Δl (m) Prel (Pa) Pabs (Pa)1 0.00 0.00 0.00 75149.522 0.01 0.013 127.53 75277.053 0.02 0.020 196.20 75345.724 0.03 0.027 264.87 75414.395 0.04 0.039 382.59 75532.11

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.04574900

75000

75100

75200

75300

75400

75500

75600

h(m)

p(Pa)

TABLA 3 (Mercurio).

EVENTO h (m) Δl (m) Prel (Pa) Pabs (Pa)1 0.00 0.00 0.00 75149.522 0.01 0.0520 6937.63200 82087.152003 0.02 0.2147 28644.4152 103793.93524 0.03 0.3470 46295.3200 121444.8400

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.0350

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

h(m)

p(Pa)

EXPERIMENTO DE TORRICELLI.

Sabiendo que:

Patm= ρHGgh

Si:

ρHg= 13600 kg/m³

g=9.81 m/s²

h(experimental)= 0.585 m

Sustituyendo en la ecuación:

Patm= (13600)(9.81)(0.585)

P atm = 78048.36Pa

Porcentaje de error:

| VT−VEVT

∨X100

%EE=¿ 75149.52−78048.3675149.52

∨¿ X 100 = 3.85%

EVENTO h(m) Patm (cmHg) Patm (Pa) %ERROR1 0.585 58.54 78048.36 3.85

Conclusión: Es súper importante poder identificar alguna sustancia o solido por su densidad tenemos, la bondad de que no cambia con la cantidad de masa que tiene dentro el sistema; la practica cumplió su objetivo y os enseño a utilizar la ecuación de gradiente de presión y en lo personal no da la posibilidad de utilizar en la resolución de problemas con un método establecido con los conocimientos ya antes dados en la teoría es por ello que fue muy buena la practica e interesante.


A veces es difícil tomar las medidas para la práctica se necesita demasiado la ayuda de tús compañeros.


Siento que fue una muy buena aproximación y te da las bases para saber la presión atmosférica en una mayor cantidad de lugares.

Previo practica #3

1.- Explique la ley cero de la termodinámica

Establece que si un cuerpo a se encuentra a la misma temperatura que el cuerpo b y ese tiene la misma temperatura que un tercer cuerpo c entonces el cuerpo a, el b y el c están en equilibrio térmico. Es decir los cuerpos a, b y c tendrán igual temperatura.

2.- ¿que es la temperatura desde el punto de vista de la termodinámica clásica? Es una medida utilizada por la física y la química que expresa el grado de calor de un cuerpo o del ambiente. La temperatura de un sistema es una propiedad termodinámica y como tal su valor puede medirse.

3.- Explique si la temperatura es una propiedad intensiva o extensiva?

Es una propiedad intensiva ya que no depende de la materia

4.-¿Que es una propiedad termométrica?

Cualquier propiedad física que varía con la temperatura (presión de un gas, longitud de una varilla de metal)

5.-Defina el principio de equilibrio térmico

Si dos o ms cuerpos se encuentran a diferente temperatura y son puestos en contacto pasado cierto tiempo alcanzaran la misma temperatura por lo que estarán térmicamente equilibrados.

6.-¿Qué es el cero absoluto de la temperatura?

Es la temperatura más baja posible. Teóricamente las partículas subatómicas perderían toda su energía, por lo que los electrones y protones se unirían en una “sopa cuántica”, esta temperatura es de -273.15° C o 0° K

7.- Explique cuáles son las escalas de temperatura absolutas y porque se llaman así

Es el valor de la temperatura medida con respecto a una escala que comienza en el cero absoluta

8 incluye cuales son las escalas de temperatura empíricas y porque se llaman así

Para establecerla se debe tener

Un cuerpo termométrico, un punto de partida y una unidad (magnitud)

9.- Defina calor e indique sus unidades en el SIU

Transferencia de energía que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentra a distintas temperaturas, su unidad es el joule,

1 caloria=4.18 j

10 Porque no conviene hablar de la cantidad de calor obtenido en un cuerpo

Porque el calor es una energía en tránsito que aparece producto de una diferencia de temperaturas entre los sistemas, un cuerpo no almacena calor pue esta energía aparece recién cuando hay dos o ms sistemas a distintas temperaturas.

PRÁCTICA 3

“TEMPERATURA”

OBJETIVOS.

Comprender el fundamento termodinámico de la medición de la temperatura.

Construir la curva de calentamiento del agua. Obtener mediciones de temperatura con tres termómetros distintos y para

cada uno determinar:

Rapidez de respuesta Facilidad de lectura Rango.

BASE TEORICA Y/O ANTECEDENTES.

Temperatura

Definir la temperatura no es una cosa sencilla, frecuentemente se dice que la temperatura es una propiedad termodinámica intensiva que ayuda a clasificar a los sistemas como calientes o fríos. Esta forma de definir a esta propiedad en ocasiones es confusa y ambigua. Sin embargo, podemos decir que la temperatura es la propiedad termodinámica que se encuentra asociada al equilibrio térmico, o bien, es la propiedad que establece cuando dos o más sistemas que interaccionan entre sí, se encuentra en un estado térmico de equilibrio.

Equilibrio Térmico.

El equilibrio térmico se presenta cuando dos sistemas, uno a mayor temperatura que el otro, se ponen en contacto; en el sistema de mayor temperatura, al transcurrir el tiempo, su temperatura disminuye y por el contrario, el sistema que inicialmente tenía baja temperatura, aumenta, de tal manera que la diferencia de temperaturas disminuirá. Si ambos sistemas se encontraran aislados del entorno y únicamente se presenta la interacción entre ellos, la diferencia en el valor de sus propiedades disminuirá de tal manera que ambos lleguen a las mismas condiciones, y por tanto a la misma temperatura, en este momento los sistemas se encuentran en Equilibrio Térmico.

Ley cero de la Termodinámica, Temperatura Empírica y Calor


Nótese que siempre hemos sabido empíricamente de la ley cero de la termodinámica solamente que no sabíamos de la teoría por lo que creo que la termodinámica e parte importante de la vida


Me parece muy interesante el proceso en el que el agua llega a la ebullición aquí solo vamos a revísalo a detalle

El principio cero de la termodinámica es una ley fenomenológica para sistemas que se encuentran en equilibrio térmico. Fue formulado por primera vez por Ralph H. Fowler. Constituye una gran importancia experimental pues permite construir instrumentos que midan la temperatura de un sistema pero no lo es tanto para la propia estructura de la teoría termodinámica.

El principio establece que existe una determinada propiedad, denominada temperatura empírica, que es común para todos los estados de equilibrio que se encuentren en equilibrio mutuo con uno dado.

La ley cero de la termodinámica establece que si un cuerpo A se encuentra a la misma temperatura que un cuerpo B y este tiene la misma temperatura que un tercer cuerpo C, entonces, el cuerpo A tendrá la misma temperatura que el cuerpo C. Por lo cual estaremos seguros de que tanto el cuerpo A, como el B y C, estarán los tres, en equilibrio térmico. Es decir: los cuerpos A, B y C, tendrán igual temperatura.

Si dos o más cuerpos se encuentran a diferente temperatura y son puestos en contacto, pasado cierto tiempo, alcanzarán la misma temperatura, por lo que estarán térmicamente equilibrados.

Esta ley de la termodinámica ha sido utilizada en dispositivos como el termómetro para medir temperatura. A pesar de que el termómetro es primitivamente usado desde la época de Galileo, esta ley fue enunciada mucho después.

Temperatura empírica

La temperatura empírica, es aquella propiedad cuyo valor es el mismo para todos los sistemas que están en equilibrio térmico entre sí. El principio cero trata de la posibilidad de comparar la temperatura de diferentes sistemas. La definición de la temperatura empírica se basa en este principio y establece una escala para la temperatura y de esta forma lo establece como propiedad medible (variable termodinámica). La temperatura empírica es necesariamente una función de otras variables termodinámicas. Esto significa que por definición siempre será posible de identificar los estados termodinámicos de un sistema usando otras variables termodinámicas a parte de la temperatura.

Calor

El calor se define como la transferencia de energía que se da entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas, sin embargo en termodinámica generalmente el término calor significa simplemente transferencia de energía. Este flujo de energía siempre ocurre desde el cuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor

temperatura, ocurriendo la transferencia hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

La energía calórica o térmica puede ser transferida por diferentes mecanismos de transferencia, estos son la radiación, la conducción y la convección, aunque en la mayoría de los procesos reales todos se encuentran presentes en mayor o menor grado. Cabe resaltar que los cuerpos no tienen calor, sino energía térmica. La energía existe en varias formas. En este caso nos enfocamos en el calor, que es el proceso mediante el cual la energía se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura.

Hasta el siglo XIX se explicaba el efecto del ambiente en la variación de la temperatura de un cuerpo por medio de un fluido invisible llamado calórico. Este se producía cuando algo se quemaba y, además, que podía pasar de un cuerpo a otro. La teoría del calórico afirmaba que una sustancia con mayor temperatura que otra, necesariamente, poseía mayor cantidad de calórico.

Benjamin Thompson y James Prescott Joule establecieron que el trabajo podía convertirse en calor o en un incremento de la energía térmica determinando que, simplemente, era otra forma de la energía.

Termómetros

Para conocer la temperatura de un sistema termodinámico se utilizan los instrumentos conocidos como termómetros y cada uno de éstos tiene su principio de operación, se encuentran los siguientes:

Termómetro de bulbo con mercurio (comúnmente conocido como termómetro de mercurio): Un termómetro de mercurio es un tipo de termómetro que generalmente se utiliza para medir las temperaturas del material seleccionado.

El mercurio de este tipo de termómetro se encuentra en un bulbo reflejante y generalmente de color blanco brillante, con lo que se evita la absorción de la radiación del ambiente. Es decir, este termómetro toma la temperatura real del aire sin que la medición de ésta se vea afectada por cualquier objeto del entorno que irradie calor hacia el ambiente.

Termómetro Bimetálico.

Están constituidos por un tubo de acero inoxidable en cuyo interior está colocada una espiral helicoidal bimetálica. Dicha espiral esta soldada por un extremo a la parte inferior del tubo y por otra a una varilla de trasmisión, a su vez conectada a

una aguja indicadora. Las variaciones de temperatura causan en el bimetal una deformación que, mediante la rotación de la varilla, se transmite a la aguja indicadora situada en la esfera.

Termopar.

Está basado en efectos termoeléctricos. Es un circuito formado por dos conductores de metales diferentes o aleaciones de metales diferentes unidos en sus extremos y entre cuyas uniones existe una diferencia de temperatura que origina una fuerza electromotriz, la cual está en función de la diferencia de temperatura entre la unión fría y caliente, pero más específicamente, esta generada como un resultado de los gradientes de temperatura los cuales existen a lo largo de la longitud de los conductores.

Escalas de temperatura:

Escala Celsius (°C)

Escala Fahrenheit (°F)

Escala Kelvin (K)

Escala Rankine (°R)

Rango

Es el intervalo que puede medir el termómetro.


INSTRUMENTO IMAGEN

1 Termómetro de Bulbo con Mercurio

1 Termopar de cromel-alumel

1 Termómetro Bimetálico

1 Vaso de precipitado de 250 (ml)

1 parrilla eléctrica

1 Soporte Universal


De los tres termómetros prefiero el termopar pero no se si sea aceptado totalmente su precisión o si el bimetálico o el de mercurio tienen una mayor precisión

1 Pinza para Bureta

1 Pinza para Termómetro

1 Agitador Magnético

1 Multímetro digital

Hielo

DESARROLLO.

Actividad 1Características estáticas de un instrumento de medición

En esta actividad analizamos las características estáticas de los instrumentos de medición que utilizamos en esta práctica. Posteriormente tomamos nota de los mismo con los cuales llenamos la tabla 1 (Ver tabla en la sección de resultados).

Actividad 2


Aquí es una hazaña poder tomas las mediciones ya que estamos súper amontonados para tratar de tomar las mediciones de los tres tipos de termómetros al final se logró pero siento que con un factor de error bastante grande.

Ensamble el equipo tal como se muestra en la figura No. 1, cuidando que los termómetros estén lo más juntos posible sin tocarse entre sí, y sin tocar el recipiente.NOTA: Que el termopar no toque nunca la parrilla ni las paredes de vaso de precipitados. Dejarlos un minuto para que entren en equilibrio térmico.

Tomar las lecturas iniciales de temperatura en cada termómetro Prender la parrilla a un nivel alto de 9 de calentamiento y agitación media

de 5. Tomar cada medio minuto las lecturas de cada termómetro, hasta que el

agua este en ebullición a 92°C Una vez que el agua ha hervido apagar la parrilla y retirarla con cuidado. Registrar las lecturas de cada termómetro en una tabla.

Actividad 3 Realizar las gráficas y colocar en ellas un diagrama de dispersión y una

curva de ajuste por cada termómetro.

Actividad 4 Obtener el rango, rapidez de respuesta (sensibilidad) y facilidad de lectura.

Actividad 5Calcular los porcentajes de error de exactitud para cada uno de los termómetros con los valores obtenidos en cada uno de ellos.

RESULTADOS.

ACTIVIDAD 1

INSTRUMENTOS RANGO RESOLUCION LEGIBILIDADTERMOPAR 200°C-2000°C 1100°C BUENA

T. MERCURIO -20°C-150°C 0.1°C BUENAT. BIMETALICO 0°C-150°C 1°C REGULAR

VASO DE PRECIPITADOS

0mL-300mL 50mL BUENA

ACTIVIDAD 2

Tiempo (min) T termopar (°C) T bimetálico (°C) T mercurio (°C)0.5 0 13 01.0 0.3 13 01.5 1.3 13 02.0 2.8 15 22.5 7.4 15 63.0 3.4 15 10

3.5 8.2 16 164.0 7.5 17 164.5 13.1 18 175.0 16.5 20 185.5 19.3 20 186.0 24.1 21 226.5 30.0 24 287.0 38.5 27 377.5 44.0 30 448.0 51.0 30 528.5 60.0 40 609.0 66.5 40 679.5 74.5 43 7410.0 81.3 48 8010.5 88.2 56 8611.0 92.9 65 9211.5 92.9 75 9212.0 93.0 80 93

ACTIVIDAD 3

Utilizando mínimos cuadrados para la obtención de una mejor recta tenemos:

Para el termómetro de mercurio.y=mx+b

Dónde:

m= 0.15176 (°Cs

) y b= -18.43°C

Tenemos que:

°C= 0.15176 (°Cs

) (t)-18.43°C

Para el termopar.Dónde:

m= 0.15646 (°Cs

) y b= -20.632°C

Tenemos que:

°C= 0.15646 (°Cs

) (t)-20.632°C


En este curso es super importante el uso de la regresión lineal es bueno tomarse 10 min y explicarla en algunos casos

Para el termómetro bimetálico.Dónde:

m= 0.08723 (°Cs

) y b= -1.2587°C

Tenemos que:

°C= 0.08723 (°Cs

) (t)-1.2587°C

Los datos arrojados por el ajuste de mínimos cuadrados son los siguientes:

Tiempo (s) T termopar (°C) T bimetálico (°C) T mercurio (°C)30 .15.93 1.35 -13.8760 .11.24 3.97 -9.3290 -6.55 6.59 -4.77

120 -1.85 9.20 -0.21150 2.83 11.82 4.33180 7.53 14.44 8.88210 12.22 17.05 13.43240 16.91 19.67 17.99270 21.61 22.29 22.54300 26.30 24.91 27.09330 30.99 27.52 31.65360 35.69 30.14 36.20390 40.38 32.76 40.75420 45.08 35.37 45.30450 49.77 37.99 49.86480 54.46 40.61 54.41510 59.16 43.22 58.96540 63.85 45.84 63.52570 68.55 48.46 68.07600 73.24 51.07 72.62

630 77.93 53.69 77.17660 82.63 56.31 81.73690 87.32 58.93 86.28720 92.01 61.54 90.83

Estas son las gráficas representadas por separado:

0 100 200 300 400 500 600 700 800

-20

0

20

40

60

80

100

T termopar (°C) .15.93 .11.24t(s)

T(°C

)

0 100 200 300 400 500 600 700 8000

10

20

30

40

50

60

70

T bimetálico (°C)

t(s)

T(°C

)

0 100 200 300 400 500 600 700 800

-20

0

20

40

60

80

100

T mercurio (°C)

t(s)

T(°C

)

En esta gráfica están representados todos los datos de los tres termómetros.

0 2 4 6 8 10 120

2

4

6

8

10

12

cos(A1+sqrt 2)+A1(A1/2+sqrt 2)-sqrt 2

Linear (cos(A1+sqrt 2)+A1(A1/2+sqrt 2)-sqrt 2)

Series2

Linear (Series2)

Series3

Linear (Series3)

t(s)

T(°C

)


Con base en la tabla y en el experimento en el cual obtuvimos diversas lecturas, por parte de los 3 termómetros, se obtuvieron valores adecuados, ya que siempre hubo un orden ascendente respecto al tiempo, variaron un poco debido a que el termopar, no estaba totalmente calibrado, y no empezó directamente en 0, pero después de los ajustes se logró tener buenas lecturas y en conjunto los 3 nos dieron resultados proporcionales.

El Termopar y el Termómetro de Mercurio iniciaron en 0 y terminaron en 93, mientras el bimetálico empezó en 13 y terminó en 80.

EL tiempo que utilizamos fue cada 30 segundos tomar una lectura, hasta el punto de ebullición y respecto al tiempo las lecturas tomadas fueron constantes y por eso nuestras gráficas son en orden ascendente, por lo tanto obtuvimos los resultados correctos.

CONCLUSIÓN.

En las prácticas de laboratorio siempre se debe de tener un proceso y una meta a llegar en este caso logramos obtener las mediciones de los tres termómetros con una muy buena aproximación de los tres el termopar aunque es más fácil de leer tuvimos problemas ya que estaba desfasa como por 5 grados los que nos dificulto un poco la terea pero en general el concepto de temperatura, de calor y la gráfica de calentamiento del agua son conceptos que se van a quedar con nosotros, aquí incluimos en concepto de presión ya que el agua no llega a los 100 grados de Celsius cuando va a hervir, pero estos es porque estamos en el DF .

Previo Practica # 4

1.- Defina calor

ES calor se define como la transferencia de energía que se da entre sus cuerpos o diferenteszonas de un mismo cuerpo que se encuentra a distintas temperaturas.

2.- defina caloría

Cantidad de energía que hay que suministrar a un gramo de agua para elevar su temperatura un grado de Celsius.

1 caloría=4.184 J

3.- defina energía interna, entalpia y entalpia de vaporización

-energía interna: suma de la energía de todas sus partículas que componen un cuerpo.

Entalpia: es la cantidad de energía calorífica de una sustancia

Entalpia de vaporización cantidad de energía necesaria para que una unidad de masa (kg, mol, etc) de una sustancia quede en equilibrio con su propio vapor a una atmosfera pase completamente del estado líquido al estado gaseoso.

4.- Cuales son las expresiones matemáticas para medir la energía interna en función de una diferencia de temperaturas y la entalpia de vaporización

H=U PV

H entalpia

U=energía interna

P=presión

V=volumen

5.-Describa el mecanismo de propagación de calor por conducción y convección

Conducción: es el proceso que produce por contacto térmico entre dos o más cuerpos, debido al contacto directo entre la partículas individuales de los cuerpos que están a diferentes temperaturas lo que produce que las partículas lleguen al equilibrio térmico.

Convección: solo se produce en fluidos, ya que implica movimiento de volúmenes de fluido de regiones que están a una temperatura a regiones que están a otra temperatura.

6.- describa el mecanismo de propagación de calor por radiación

Es el proceso por el cual se transmite a través de ondas electromagnéticas

7.- De ejemplos de sustancias que son buenos conductores de calor

Los sólidos son mejores conductores que los líquidos y estos mejor que los gases los metales son muy buenos conductores de calor, mientras que el aire es un muy mal conductor

8.-Explique porque un abrigo no permite que la persona que lo use no tenga frio.

Porque el abrigo aísla térmicamente y permite utilizar el calor propio para mantener la temperatura corporal.

9.-Porque se presenta la convección en los fluidos?

Se presenta porque un fluido que tiene una cierta temperatura y el mezclarlo con otro fluido a diferente temperatura van a variar las cargas energéticas moleculares del fluido y los elementos interactuantes del sitema realizan un trabajo, donde el que tiene mayor energia o temperatura se la cedera al que tiene menos temperatura

10.-Porque no es conveniente hablar de la cantidad de calor contenido en un cuerpo?

Porque el calor es una energía en tránsito que aparece producto de una diferencia de temperatura entre dos sistemas, un cuerpo no almacena calor pues esta energía aparece recién cuando hay dos o más sistemas a distintas temperaturas.

PRÁCTICA 4

“CALOR”

OBJETIVOS. Determinar la relación existente entre las variables calor (Q) - temperatura

(ΔT) y calor (Q) – masa (m) para agua líquida. Construir la gráfica que relaciona las variables ΔT - Q durante el

calentamiento de agua líquida. Obtener el modelo matemático que relacione a las variables ΔT - Q del

objetivo anterior.


EQUILIBRIO TÉRMICO.- Cuando dos sistemas con diferente temperatura se ponen en contacto y luego de cierto tiempo alcanzan la misma temperatura, se dice que ambos sistemas han llegado al equilibrio térmico. A principios del siglo pasado, los científicos explicaban este fenómeno suponiendo que todos los sistemas contenían en su interior una sustancia fluida, invisible y de masa nula llamada calórico. Cuanto mayor sea la temperatura de un sistema, tanto mayor


Es una práctica muy interesante pero me gustaría que nos dieran una explicación más detallada del wattorimetro

sería la cantidad de calórico en su interior. De acuerdo con este fenómeno cuando dos sistemas con temperatura diferentes se ponen en contacto, se produce una transmisión de calórico del cuerpo más caliente al más frío, ocasionando una disminución en la temperatura del sistema más caliente y un incremento en el sistema más frío. Una vez que ambos sistemas llegan a la misma temperatura el flujo del calórico se interrumpiría y permanecerían, a partir de ese momento, se encuentran en equilibrio térmico.

Actualmente el calor se define como:

La energía que se transmite de un sistema a otro, en virtud únicamente de una diferencia de temperaturas.

UNIDADES DE CALOR.- En el Sistema Internacional de Unidades se utiliza el Joule (J). Además del Joule otra de las unidades que se emplea aún es la caloría, unidad que se deriva del concepto del calórico y se define como: La cantidad de calor que debe suministrarse a un gramo de agua para que su temperatura se eleve de 14.5 (°C) a 15.5 (°C).

El calor se presenta o se manifiesta de dos formas:

CALOR SENSIBLE. Cuando en un sistema su temperatura aumenta debido a un suministro de energía en forma de calor.

La ecuación del calor sensible es:

Dónde:

{Q} = calor

m = masa

Ti = Temperatura inicial

Tf = Temperatura final

“c” es una constante de proporcionalidad y se conoce como la capacidad térmica específica de la sustancia.

CALOR LATENTE. Cuando en un sistema su temperatura no cambia cuando se suministra energía en forma de calor. Durante el suministro de energía en forma de calor el fluido cambia de fase.

La ecuación del calor latente es:

Dónde:

Q = calor

m = masa

“λ” es una constante de proporcionalidad y se conoce como “entalpia de transformación”.


1 Parrilla eléctrica 1 Resistencia de inmersión

3 Vasos de precipitados de 250 (ml)

2 Termómetros de bulbo con mercurio.

1 Watthorímetro 1 Cronómetro

1 Termo 360 (g) Agua


Esta resistencia es muy peligrosa aun teniendo los cuidados necesarios para ella deberíamos de tener en cuenta el buscar otras opciones para la realización del trabajo arelizar.

DESARROLLO.

PARA EL PRIMER OBJETIVO:

Como primer paso a cada vaso de precipitados le agregamos la misma cantidad de agua y encendimos la parrilla colocando la perilla de calentamiento en el número dos.

En uno de los vasos se introdujimos un termómetro y se registramos el valor de la temperatura de la sustancia y coloca el vaso sobre la superficie de la parrilla.

Tomamos un tiempo de dos minutos y realizamos otra vez la lectura de temperatura del sistema y retiramos el vaso de la superficie de la parrilla.

A continuación, se repetimos los pasos anteriores con otro de los vasos con la única variante de colocar la perilla de calentamiento en el número cuatro. Por último, el procedimiento es igual para el vaso final variando la perilla de calentamiento al número seis.

Analizamos la información obtenida y cambiamos el agua de los vasos anteriores bajo el siguiente esquema: una masa en el primero, en el segundo más masa que el anterior y por último, en el tercer vaso mayor masa que los dos previos.

Para el desarrollo contemplamos el mismo tiempo para cada vaso, por decir 2 (min). Con el agua de cada vaso a una misma temperatura inicial, la temperatura final de la sustancia en cada vaso deberá de ser la misma al término del evento. Se tratará de llegar a la condición final manipulando exclusivamente la perilla de calentamiento. En función de lo realizado, analizamos la información. Con los dos eventos anteriores llegamos a una conclusión general de la relación existente entre el calor (Q) con respecto de la masa (m) y del cambio de la temperatura (ΔT).

PARA EL SEGUNDO OBJETIVO:

En el termo depositamos la cantidad de agua necesaria para cubrir la resistencia de inmersión que está acoplada al recipiente y serramos el sistema y se colocamos en el interior de él un termómetro de bulbo con mercurio. Registramos la temperatura (temperatura inicial).

Conectamos el cable de la resistencia al watthorímetro y encendimos el watthorímetro. En el intervalo de temperaturas tomamos lecturas de la temperatura en cada vuelta del watthorímetro.


Aquí todo está perfecto menos el tipo de resistencia es muy peligrosa aun teniendo un manejo adecuado por eso preferiría que se cambiara.


Este objetivo fue muy fácil de identificar y las condiciones del laboratorio son perfectas pera su realización

Realizamos la gráfica Q vs ΔT, (ΔT = Tf – Ti , Ti, el último valor será siempre la temperatura que se tomó al inicio del proceso).

Q = KN

Donde.

Q = calor

K = constante del watthorímetro

N = número de vueltas

RESULTADOS.

INSTRUMENTOS RANGO RESOLUCION LEGIBILIDADPRECIPITADO 20 mL-80mL 20mL BUENAPRECIPITADO 50-400 ml 50 ml BUENATermómetro de

mercurio-20°C-50°C 10°C REGULAR

Termómetro de mercurio

-10°C-60°C 10°C REGULAR

ACTIVIDAD 1

Tabla 1. Medición de temperaturas durante el calentamiento de agua.

VASO Masa (g) Ti (°C) t(s) Tf (°C)

1 150 23 120 24

2 150 23 120 29

3 150 23 120 32

Tabla 2. Medición de temperaturas durante el calentamiento de agua.

VASO Masa (g) Ti (°C) t(s) Tf (°C)

1 100 25 120 40

2 150 30 120 45

3 200 34 120 50

ACTIVIDAD 2

Tabla 3. Medición de temperaturas durante el calentamiento de agua y su suministro de energía en forma de calor.

Masa del agua=350 (g)

EVENTO No. De vueltas (N)

T(°C) Tinicial=32°C

Q=N°K(J) AT(°C)

1 1 32 2750 322 2 43 5500 113 3 45 8250 134 4 49 11000 175 5 52 13750 206 6 55 16500 237 7 57 19250 258 8 62 22000 309 9 64 24750 32

10 10 65 27500 3311 11 68 30250 3612 12 70 33000 3813 13 73 35750 4114 14 74 38500 4215 15 76 41250 4416 16 80 44000 48

Trabajaremos con el siguiente modelo matemático tras haber hecho la lectura de datos

ΔT (° C)=m[ °CJ ]Q [J ]+Temp . Inicial[°C ]

Dónde:K=2750[Joule / vuelta]N :Numerode vueltasQ=K∗NΔT (°C)=Temperatura final – Temperatura inicial .

Valores obtenidos en el análisisEcuación y = m x+ c

m= 0.000759893 c= 12.55

x y0 12.55005 12.5538

10 12.557615 12.561420 12.565225 12.569030 12.572835 12.576640 12.580445 12.584250 12.5880

0 10 20 30 40 50 6012.5300

12.5400

12.5500

12.5600

12.5700

12.5800

12.5900

12.6000

y


Al momento de tomar las temperaturas de los vasos de precipitado con masas iguales a 150 g, la temperatura y el tiempo se mantuvieron constantes: 23°C y 120 segundos respectivamente. La variación la obtuvimos en la temperatura final ya que en las tres masas obtuvimos 24,29 y 32 °C respectivamente, es decir, vario de 3 hasta 5 °C.

En el momento de variar las masas: 100, 150 y 200 g, en el mismo tiempo de 120 segundos. En este caso hubo una variación en la temperatura inicial y final. Con respecto al vaso con 100 g, obtuvimos una temperatura inicial de 25°C y una final de 40°C, para el segundo vaso de 150 obtuvimos una temperatura inicial de 30°C y una final de 45°C y por ultimo para el vaso de 200 g obtuvimos una temperatura inicial de 34°C y una final de 50°C. Por lo que podemos observar que respecto a la temperatura inicial hay una variación de 4 a 5°C en cada lectura de los vasos de precipitado. Para la temperatura final podemos observar que hay una variación de 5°C en las diferentes lecturas de cada vaso de precipitado, todo esto sin perder de vista que las condiciones son parecidas cambiando la masa del agua y aumentado la cantidad de calor. .

En la actividad 2, obtuvimos 16 lecturas y por consiguiente 16 vueltas, para la temperatura inicial obtuvimos un rango desde 32°C a 80°C. En el caso del calor obtuvimos un rango de 2750 a 44000 J y por último en la diferencia de temperaturas obtuvimos un rango de 32 hasta 48°C.

Por lo que podemos decir que la masa es directamente proporcional al calor suministrado. Es decir, se necesita mayor calor para calentar una masa mayor a diferencia que para calentar una cantidad de masa pequeña.

Obtuvimos una línea recta en nuestra gráfica, con el modelo matemático y=mx+c, obtuvimos una pendiente de 0.000759893 y una ordenada de 12.55.

CONCLUSIÓN

Esta práctica es muy puntual en lo que se busca tanto en los objetivos con en los procedimientos, lo que me agrada de ella es que el calor es evidente y se pueden entender de una manera muy fácil con experimentos a su vez de una simple elaboración en esta ocasión se revisó la cantidad de energía para calentar el agua en el termo hasta llegar al punto de ebullición con lo cual nos dimos cuenta de la capacidad calorífica del agua y fue una muy buena oportunidad de notarlo. Los resultados tienen una precisión favorable ya que en esta ocasión los instrumentos de medición tenían un fácil acceso. Y con lo que puedo decir que la práctica cumplió totalmente los objetivos.

Practica # 5

1.- Explique en que consiste la técnica llamada calorimetría?

Es la ciencia que se ocupa de medir con precisión la energía y la entalpia. El método consiste en proporcionar un flujo de calor a velocidades constante a la muestra y aun material de regencia con una composición conocida y que se sabe que no presentara cambios en el en el intervalo de temperaturas que se va a manejar de las cuales se van a determinar la transmisibilidad del calor o la energia necesaria para lograr la condición final que nos plateemos

2.- Escriba la relación matemática que se utiliza para determinar la capacidad térmica

C=Q△ T

C=capacidad calorífica

Q=calor suministrado

△T= cambio de temperatura

3.- En que unidades puede ser expresada la capacidad térmica especifica?

Joule para el calor, Kg para la masa, y °K para la temperatura auqnue puede utilizarse °C

4.- investigue en la literatura la apacidad térmica especifica de las siguientes sustancian en Cal/g△T y KJ/kg△Material en Cal/g△T KJ/kg△Titanio .126 .527Cobre .098 .39Antimonio .049 .2051Hielo .5 2.09Constantan .1003 .420Sulato de sodio .96 4.2Carbonato de calcioAzufre .75 .9825Agua 1 4.186Molibdeno .01 .255Estaño .059 .226

Acerca de la parafina ¿que es? ¿Cómo se obtiene? Para que se usa?

Es una sustancia solido blanca, inodora, menos densa que el agua y fácilmente fundible.

- Se obtiene destilando petróleo a materiales bituminosos naturales- Se emplea en punturas especialmente en esmaltes de estufa con base

en el asfalto.

6.-

Un trozo de plomo de 250 g se calienta hasta 101°C y se echa en un calorímetro de cobre de 350g el cual contiene agua a 19|C determine la temperatura final del plomo.

7.- para determinar el calor especifico de un bloque de 110g de cierto material se introduce en un calorímetro de cobre 30g que contiene 65g de agua el sitema inicialmente se encuentra a 27°C posteriormente se añaden 115 ml de agua a 78 °}C al calorímetro cuando se alcanza el equilibrio termico la temperatura del agua es de 51°C determine la capacidad térmica especifica del bloque en KJ/KG°C

8.-Describe el calibrador con escala vernier y como se usa

Es una regla de mateal presisa con la que se pueden medir diámetros interiores o exteriores gracias a las puntas que tienen además de tener una barra de profundidad y un botón para medir con mas precision con las puntas

Para utilizar es ¿la escala también se tomaron en cuenta en donde coinciden las líneas

9.-

Corvierte la capacidad térmica especifica del hafnio de KJ/KG°C a KJ/KG°F

C=.14651

=.14651 (KJ/kg°C )(5°C/G°F) C=.0813944

10 Cuantos tipos de balanzas conoces descríbelas

Balanza gran ataría de triple brazo. Es muy sensible tiene pequeños bloques que se van ajustando según sea necesario hasta que 2 líneas estén concordando horizontalmente

Balanza electrónica:

Cuenta con medios electrónicos para averiguar y transmitir los datos sobre el peso de un objeto hechas de acero inoxidable de varias capacidades.

Balanza analítica posee una capacidad de hasta .01 mg es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta

Balanza miuro: posee una capacidad de 30 gr una sensibilidad de hasta .001 gr es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta

PRÁCTICA 5

“CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA DE METALES”

OBJETIVOS:

Identificar algunos metales de trabajo. Determinar cualitativamente el valor de la capacidad térmica específica de

algunos metales con base en la cantidad de parafina que funden.


El calor es la energía que se transfiere de un sistema a otro debido a una diferencia de temperaturas. La teoría moderna del calor la da a conocer James


Es muy difícil entender como la capacidad calorífica del calor depende del orificio del cilindro en la parafina lo siento esta práctica en lo personal la siento inútil.

Joule demostrando que la ganancia o pérdida de una cantidad determinada de calor va acompañada de la desaparición o aparición de una cantidad equivalente de energía mecánica. El calor, por tanto, es una energía que no se conserva.

La temperatura de un sistema generalmente aumenta cuando se le suministra energía en forma de calor. La cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de un sistema es proporcional a la variación de temperatura y a la masa de la sustancia cuando no hay cambio de fase en la misma.

A esta manifestación de energía en forma de calor se le conoce como CALOR SENSIBLE y se obtiene de la siguiente manera.

Q = m c ΔT

Dónde:

Q = calor

m = masa

c = capacidad térmica específica

ΔT = gradiente de temperatura

“c” es la constante de proporcionalidad y se conoce como la capacidad térmica específica de la sustancia, se puede obtener como el cociente de la capacidad térmica (C) entre la masa (m), es decir:

Las unidades de la capacidad térmica específica son calorías entre gramos por incremento de temperatura.

La capacidad térmica específica de una sustancia puede cuantificarse adecuadamente calentándola a una cierta temperatura, situándola en una cantidad de agua, de masa y temperatura conocidas, y midiendo su temperatura cuando llegue al equilibrio térmico. Si el sistema está aislado térmicamente de su entorno, el calor que “sale” de la sustancia tiene que ser igual al calor que “entra” en el agua y en el recipiente. Este procedimiento se conoce como CALORIMETRÍA y el recipiente aislado que contiene el agua técnicamente se conoce como calorímetro.

Sea m la masa de la sustancia del cuerpo, c su capacidad térmica específica y Ti su temperatura inicial. Si Tf es la temperatura final de la sustancia dentro del calorímetro, el calor que fluye de la sustancia es:

De la misma manera, si Ti es la temperatura inicial del agua y del recipiente, y Tf su temperatura final (la temperatura del cuerpo y del agua serán la misma, puesto que finalmente alcanzarán el equilibrio térmico), el calor absorbido por el agua y el recipiente es:

En donde:

ma = masa de agua

ca = capacidad térmica específica del agua

mc = masa del recipiente

cc = capacidad térmica específica del recipiente

Observe que en estas relaciones se ha presentado las diferencias de temperaturas de forma que tanto el calor cedido como el calor recibido sean cantidades positivas. Igualando estas cantidades de calor, puede obtenerse la capacidad térmica específica de la sustancia.

O bien:

Como en la relación anterior sólo aparecen diferencias de temperaturas y los grados Celsius y los kelvin tiene la misma magnitud, pueden medirse todas las temperaturas bien en la escala Celsio o en la Kelvin sin que se vea afectado el resultado.

Calorímetro

El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor “suministradas” o “recibidas” por los sistemas, es decir, sirve para determinar la

capacidad térmica específica del sistema y para medir las cantidades de calor que “liberan” o “absorben” los sistemas. El tipo de calorímetro de uso más extendido consiste en un envase cerrado y perfectamente aislado que contiene agua, un dispositivo para agitar y un termómetro. Se coloca una fuente de calor en el calorímetro, se agita el agua hasta lograr el equilibrio, y el aumento de temperatura se comprueba con el termómetro. Si se conoce la capacidad calorífica del calorímetro (que también puede medirse), la cantidad de energía liberada puede calcularse fácilmente.

Los calorímetros suelen incluir su equivalente para facilitar cálculos. El equivalente en agua del calorímetro es la masa de agua que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual calor en las mismas circunstancias. De esta forma, sólo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.


CANTIDAD MATERIAL3 Cilindros

de metal.1 Soporte

para metales.

1 Balanza granataria de triple brazo.

1 Parrilla eléctrica.

1 Recipiente metálico.

1 Trozo de parafina de masa 50 gramos.

1 Pinzas para tubo de ensayo.

1 Calibrador con vernier.

DESARROLLO

1. Poner agua en el recipiente metálico y calentar éste en la parrilla al máximo nivel de calentamiento.

2. Medir cinco veces mínimo la masa y las dimensiones de cada metal de trabajo (no golpear los metales).

3. Colocar los metales en el soporte para metales y sumergirlos completamente en el agua sin que toquen el recipiente.

4. Esperar a que el agua hierva y mantener los metales sumergidos durante dos minutos.

5. Con cuidado sacar uno a uno los metales con las pinzas para tubo de ensayo y colocarlos inmediatamente sobre el trozo de parafina.

6. Cuando los metales se hayan enfriado, quitarlos del trozo de parafina y lavarlos con agua caliente.

7. Medir las dimensiones de la huella dejada en la parafina por cada metal.8. Tirar el agua en el recipiente destinado para ello, no tirar esta agua en la

tarja.

ESQUEMA

RESULTADOS.

Características estáticas de un instrumento de medición

INSTRUMENTO RANGO RESOLUCIÓN LEGIBILIDAD

Calibrador con vernier

0-19 cm 1/20 mm BUENA

Balanza granataria de triple brazo 0-100 (gr) 0.01 gramos BUENA

Tabla # 1 Características y dimensiones de las muestra metálicas.

METAL GRANDE

Medición#

Peso(g)

D(cm)

d(cm)

H(cm)

V(cm³)

ρExp(g/cm³)

ρTab(g/cm³)

MetalIdentifica

do

C (cal/gΔ°C )

1 15.5 1.4 0.2 3.7 5.57 2.78 2.698 Aluminio2 15.5 1.4 0.2 3.7 5.57 2.78 2.698 Aluminio3 15.5 1.4 0.2 3.7 5.57 2.78 2.698 Aluminio4 15.5 1.4 0.2 3.7 5.57 2.78 2.698 Aluminio


Las medidas aun con vernier es muy difícil tomarlas por que el circulo lo es perfecto es un aproximación muy poco confiable lo que obtenemos.

METAL MEDIANO

Medición#

Peso(g)

D(cm)

d(cm)

H(cm)

V(cm³)

ρExp(g/cm³)

ρTab(g/cm³)

MetalIdentificado

C (cal/gΔ°C )

1 15 1.4 0.2 1.3 1.95 7.69 7.133 Hierro2 15 1.4 0.2 1.3 1.95 7.69 7.133 Hierro3 15 1.4 0.2 1.3 1.95 7.69 7.133 Hierro4 15 1.4 0.2 1.3 1.95 7.69 7.133 Hierro

METAL PEQUEÑO

Medición#

Peso(g)

D(cm)

d(cm)

H(cm)

V(cm³)

ρExp(g/cm³)

ρTab(g/cm³)

MetalIdentificado

C (cal/gΔ°C )

1 15 1.4 0.2 1 1.50 10 11.35 Plomo2 15 1.4 0.2 1 1.50 10 11.35 Plomo3 15 1.4 0.2 1 1.50 10 11.35 Plomo4 15 1.4 0.2 1 1.50 10 11.35 Plomo

Dónde:

V = volumen

C = capacidad térmica específica

ρ = densidad

D = Diámetro exterior

d = diámetro interior

H = altura

Tabla # 2 Dimensiones de la huella de cada muestra en la parafina para obtener la masa fundida.

METAL GRANDE (ALUMINIO)

Medición Ǿ(cm)

H(cm)

V(cm³)

1 1.4 0.4 1.802 1.4 0.4 1.803 1.4 0.4 1.804 1.4 0.4 1.80

METAL MEDIANO (HIERRO)

Medición Ǿ(cm)

H(cm)

V(cm³)

1 1.4 0.3 1.352 1.4 0.3 1.353 1.4 0.3 1.354 1.4 0.3 1.35

METAL PEQUEÑO (PLOMO)

Medición Ǿ(cm)

H(cm)

V(cm³)

1 1.4 0.1 0.4522 1.4 0.1 0.4523 1.4 0.1 0.4524 1.4 0.1 0.452

Dónde:

V = volumen

Ǿ = Diámetro huella

H = altura o profundidad de la huella

Actividad: 1

Relacionar el valor del volumen de cada huella en la parafina con la cantidad de calor que cada metal “cedió” a la parafina para determinar su valor de capacidad térmica específica.

Nota:

En esta actividad no es posible obtener un valor experimental de capacidad térmica específica de los metales.


La capacidad térmica específica es la capacidad que tienen las sustancias para absorber o ceder energía en forma de calor de un sistema a otro.

Se puede generalizar en todas la muestras de la huella, que entre mayor sea el volumen de dicha huella es mayor la capacidad térmica especifica del metal que la generó, pero sin saber numéricamente su valor.

Con los datos obtenidos no podemos deducir la capacidad térmica específica de los metales que por su densidad encontramos, pero por su volumen desalojado en la parafina podemos deducir que:

c(aluminio) > c(hierro) > c(plomo)

Dónde: c = Capacidad térmica especifica.

Investigando obtenemos los valores numéricos:

Sustancia Calor específico (J/kg·K)

Aluminio 880

Hierro 450

Plomo 130

Obteniendo %Error de las densidades obtenidas:

%EE= [((valor teórico -valor experimental)/valor teórico)*100%]

Metal grande (Aluminio)

ρExp(g/cm³)

ρTab(g/cm³)

2.78 2.698%EE= [((2.78 -2.698)/2.78)*100%]= 2.949% de error

Metal mediano (Hierro)

ρExp(g/cm³)

ρTab(g/cm³)

7.69 7.133%EE= [((7.69 -7.133)/7.69)*100%]= 7.24% de error

Metal pequeño (plomo)

ρExp(g/cm³)

ρTab(g/cm³)

10 11.35%EE= [((11.35 -10)/11.35)*100%]= 11.89% de error

CONCLUSIÓN.

La práctica aunque es muy fácil de entender y cumple con el propósito que es comparar como la capacidad térmica especifica de un material es mayor al de otro material en lo personal siento la practica incompleta no por cálculos si no

porque es muy difícil medir el volumen de la huella ya que solo es una aproximación y aunque obtuvimos C de cada una con un error bastante bajo aun

así siento que la práctica carece de un fundamento de ser. En cuanto a cuestiones de seguridad no hay problema podemos trabajar totalmente a gusto sin riesgo de quemarnos debido a las medidas de seguridad. Pero tienen que hacer un intento

por mejorar esta práctica en la medida de lo posible.

Cuestionario previo practica # 6

1.-¿Qué es energía?

Capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en los mismos o en los cuerpos.}

2.- describa las formas por las que un sistema puede intercambiar energía con su entorno

-trabajo se pasa energía a un cuerpo de una posición a otra

Ondas propagación de perturbaciones de ciertas características campo eléctrico, magnetismo, presión que se propagan a través del espacio transmitiendo energía

Calor: cuando se transfiere energía de un cuerpo a otro más frio. Conducción convección y radiación.

3.- mencione 10 ejemplos de transformciones de energía.

-hidraulica a motriz hidroeléctrica

Motriz a eléctrica hidroeléctrica

Motriz a mecánica motor

Eólica a mecánica- molinos de viento

Eléctrica a magnética electromagnética

Química a atómica fisión nuclear

Química a motriz caldera

4.- Cual es la relación existente entre calor y trabajo.-

Cuando la velocidad de un cuerpo pasa de un valor a otro, la variación de la energía cinética que experimenta es igual al trabajo realiza por la fuerza neta que origino el cambio de velocidad

5.- explique la diferencia entre temperatura, trasferencia de calor y energía interna

Energía interna se manifiesta a partir de la temperatura. Cuanto mas caliente el cuerpo mayor energía

Temperatura: medida de calor o energía térmica de las partículas de una sustancia.

Transferencia de calor: Es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura.

6.-¿Qué es una transformación adiabática?

Es una transformación que no intercambia con el medio y también es un proceso reversible.

7.- Cuando un sistema sufre un proceso muy rápido, aunque sus paredes no sean aislantes dicho proceso puede considerarse adiabático ¿Por qué?

No se genera intercambio de energía debido a que es muy poco el tiempo en el que se tiene contacto una con otra

8.-¿Qué es trabajo? Mencione sus unidades y diga como calcular el trabajo asociado a:

La compresión y la expansión de un gas

Un sistema eléctrico

Un campo magnético

Un eje o flecha cuando está girando

El trabajo es la fuerza que actúa sobre un cuerpo las unidades del SIU son Joules.

-La compresión y la expansión de un gas, sabiendo la fuerza que se aplica el gas junto con el peso específico del gas

-un sistema eléctrico: sabiendo la fuerza que se aplica el gas junto con el peso específico del gas.

-Un campo magnético: sabiendo la cantidad de energía empleada y el peso de los cuerpos.

-un eje o fuerza cuando está girando. Sabiendo la velocidad con la que gira y la fricción a la que está sometida.

9.- Explique en que consiste el experimento de joule, que dispositivo fue el que utilizo y cuáles son sus características.

Un recipiente aislado térmicamente contiene una cierta cantidad de agua, con un termómetro para medir su temperatura, un eje con unas paletas que se ponen en momento para accionar una pesa.

La versión original del experimento, consta de dos pesas que cuelgan sistemáticamente del eje.

La pesa que se mueve con velocidad prácticamente constante pierde energia potencial. Como consecuencia, el agua agitada por las poleas se calienta debido a la fricción.

Si el bloque de masa m desciende una altura h, la energía potencial disminuye y esa es la energía que se utiliza para calentar el agua.

10.-¿Por qué no es conveniente hablar del contenido de calor y del contenido de trabajo mecánico de un sistema?

Porque esos están liberándose y no se manifiestan en forma constante

PRÁCTICA 6

“CONVERSIÓN DE TRABAJO EN CALOR”


Este es el tema de mi proyecto de trabajo colaborativo y con él me pude dar cuenta de muchos aspectos con los que no había trabajo y no me habitado cuenta como sus antecedentes históricos.

OBJETIVOS:

Obtener el valor de la equivalencia entre trabajo y calor. Determinar el trabajo y el calor asociados a un sistema mecánico.


El trabajo y la energía se encuentran entre los conceptos más importantes de la física. Desde el punto de vista de la mecánica clásica, el trabajo se define como:

La fuerza que actúe sobre un objeto que se mueve a través de una distancia y existe un componente de la fuerza a lo largo de la línea de movimiento. Si la fuerza es constante en una sola dimensión, el trabajo realizado es igual a la fuerza multiplicada por la distancia.

W = trabajo aplicado F = fuerza aplicada s = distancia

Desde el punto de vista de la termodinámica, el trabajo es un concepto más extenso que el tradicionalmente utilizado en la mecánica clásica.

Se define como:

La energía transferida a través de las fronteras de un sistema en forma organizada y cuyo uso exclusivo sea la elevación de un sistema.

Una energía en tránsito entre un sistema y su entorno, a través de aquellos límites del sistema en que no existe transferencia de masa y como consecuencia de la diferencia de una propiedad intensiva, que no sea la temperatura, entre el sistema y su entorno.

El trabajo realizado para pasar de un estado inicial de equilibrio a un estado final de equilibrio puede tomar cualquier valor, dependiendo de la trayectoria que se elija. El trabajo no es una propiedad ya que no es posible especificarlo por el solo conocimiento del estado termodinámico del sistema.

Conversión de signos:Si el trabajo se realiza sobre el sistema por el entorno, es positiva ( + ) Si el trabajo se realiza por el sistema sobre el entorno, es negativo ( - )

Formas mecánicas de trabajo de eje o de flecha.

La transmisión de energía mediante un eje rotatorio es muy común en los sistemas termodinámicos. El momento de torsión o torque aplicado al eje se considera constante, lo cual significa que la fuerza “F” aplicada también se


Es por eso que no pueden hablar de que un sistema tiene energía propia ya que siempre se gana o se pierde energía.


Esta máquina de trabajo la siento con una muy baja eficiencia pero es un poco complicado saber cómo operar adecuadamente el aparato.

considera constante. Para un determinado momento de torsión o torque constante, el trabajo realizado durante “N” revoluciones se determina así̀:

Una fuerza F que actúa por medio de un brazo de momento r genera un momento de torsión M.

Experimento de Joule.

W M( )mgr2N

En el experimento de Joule se determina el equivalente mecánico del calor, es decir, la relación entre energía mecánica y la energía térmica (energía en forma de calor). Mediante este experimento, se pretende poner de manifiesto la cantidad de energía que es necesario transformar en calor para elevar apreciablemente la temperatura de un volumen de agua.

Descripción del equipo utilizado por Joule.

Un sistema aislado térmicamente contiene una masa de agua, con un termómetro para medir su temperatura, un eje con paletas que se ponen en movimiento por la acción de una pesa, tal como se muestra en la figura.

La pesa, que se mueve con velocidad prácticamente constante, pierde energía potencial y como consecuencia, el agua agitada por las paletas se calienta debido a la fricción. Si el bloque de masa m desciende una altura h, la energía potencial disminuye y esta es la energía que se utiliza para calentar el agua (se desprecian otras perdidas).

Joule encontró̀ que la disminución de energía potencial es proporcional al incremento de temperatura del agua. La constante de proporcionalidad (el calor especifico del agua) es igual a 4.186 J/(g ΔoC). Por tanto, 4.186 (J) de energía mecánica aumentan la temperatura de 1 (g) de agua en 1 (o C).

Así̀, se define la caloría como 4.186 (J) sin referencia a la sustancia que se está̀ calentando.

En la simulación de la experiencia de Joule, se desprecia el equivalente en agua del calorímetro, del termómetro, del eje y de las paletas, la perdida de energía por las paredes aislantes del recipiente del calorímetro y otras perdidas debidas al rozamiento en las poleas, etc.

Equipo utilizado por Joule

1 (cal) = 4.186 (J)

La conversión de energía mecánica íntegramente en calor se expresa mediante la siguiente ecuación.

W (J)U(cal)

mgr2Nmc(T T)


INSTRUMENTO IMAGEN

1 Aparato del equivalente mecánico del calor

1Termopar de cromel-alumel (color amarillo)

3 Masas de 100, 200 y 500 (g)

DESARROLLO

1. Realizar el montaje del equipo como se indica en la figura 2.

2. Dar de dos a cinco vueltas de la cinta nylon alrededor del cilindro de aluminio cuidando que el cilindro gire libremente.

3. Colocar todas las masas en el extremo de la cinta, cuidando que queden a una distancia corta del suelo.


Este aparato genera calor utilizando la manivela solo que es difícil saber el sentido en que operarlo.

4. Tomar la temperatura del cilindro de aluminio con el termopar.

5. Hacer girar el cilindro de aluminio con la manivela. Dar 300 vueltas con una rapidez constante.

6. Tomar la temperatura del cilindro de aluminio en el mismo lugar de la medición anterior.

7. Desmontar el equipo.

ESQUEMA

RESULTADOS.


INSTRUMENTO

RANGO RESOLUCIÓN LEGIBILIDAD

1Termopar de cromel-alumel

(color amarillo)

200°C-2000°C 1100°C BUENA

Ti(ºC)

Tf(ºC)

(N) D(m)

CAl(cal/gΔºC)

mAL(kg)

ms(kg)

27.1 29.0 300 0.02373 0.22 200 80027.6 29.7 300 0.02373 0.22 200 80028.8 30.5 300 0.02373 0.22 200 800

CALCULOS.

Para encontrar Calor y Trabajo:

Igualando:

=

X [ J ] = Y [ cal ]

Sustituyendo:

1er evento:

W = (0.8) (9.78) (2π) (0.02373) (300)

W = 349.9674 J

Q = (200) (0.22) (29 – 27.1)

Q = 83.6 cal

1 [ cal ] =XY

[ J ]


Me sorprendió el aumento tan bajo de temperatura con casi 300 vueltas.

https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CCgQ0gIoATAB&url=http%3A%2F%2Fes.wikipedia.org%2Fwiki%2FPar%25C3%25A9ntesis%23Corchetes_.5B_.5D&ei=-WgoVIqYLsLU8AGEiYDwAg&usg=AFQjCNG4VlTlkprOI2C5eC1W8jWSO1sOUg&sig2=IZxrlWxFmrz24WbYTg13Lw&bvm=bv.76247554,d.b2U




1 [ cal ] =XY

[ J ] WQ

= 349.9674

83.6

2do event:

W = (0.8) (9.78) (2π) (0.02373) (300)

W = 349.9674 J

Q = (200) (0.22) (29.7 - 27.6)

Q = 92.4 J

1 [ cal ] =XY

[ J ] WQ

= 349.9674

92.4

3er event:

W = (0.8) (9.78) (2π) (0.02373) (300)

W = 349.9674 J

Q = (200) (0.22) (30.5 – 28.8)

Q = 74.8 J

1 [ cal ] =XY

[ J ] WQ

= 349.9674

78.4

Q(cal)

W(J)

EMC1 cal =

83.6 349.9674 4.1862192.4 349.9674 3.7874.8 349.9674 4.678

WQ

=¿4.18621J

WQ

=¿3.78 J

WQ

=¿4.678 J







Para obtener porcentaje de error:

%EE = Valor teorico−Valormedido

Valor teoricoX 100

1er evento:

%EE = 4.186 – 4.18621

4.186X 100

%EE = 0.03185

2do evento:

%EE = 4.186 – 3.78

4.186X 100

%EE = 9.69

3er evento:

%EE = 4.186 – 4.678

4.186X100

%EE = 11.75


Dentro de los resultados obtenidos podemos observar que en el primer experimento nos acaseramos al valor real con casi 99.9% de exactitud acertando al valor de la relación entre el trabajo y el calor dándonos como valor experimental de 4.18621 sobre el valor real de 4.186 dándonos cuenta que el cambio de temperatura en el cilindro debía de ser de 1.5 grados centígrados posterior a las 300 vueltas.

En los procesos posteriores el cambio de temperatura varió de 1.3 hasta 1.7 haciendo el porcentaje de error mayor alejándonos del valor de la relación entre el trabajo y el calor.


Fue impresionante la precisión y el margen de error tan bajo que logramos conseguir.

CONCLUSIÓN.

Se cumplió totalmente la práctica los resultados que tuvimos fueron excelentes considerando hasta un 99%.9 por ciento de precisión logrando obtener

experimentalmente el valor de 4.186 j es interesante saber de dónde viene el valor de calor a energía ya que son cosas que ocupamos a diario desde el trabajo de un motor de combustión interna, el trabajo requerido para subir un cierto peso en un

polipasto. Son infinitas las aplicaciones con las que podemos saber cuánta energía va a necesitar el motor de una bomba centrifuga.

Previo 7

PRÁCTICA 7

“CAPACIDAD TÉRMICA ESPECÍFICA Y ENTALPIA DE VAPORIZACIÓN DEL AGUA”

OBJETIVOS.

Determinar el valor de la capacidad térmica específica promedio del agua en el intervalo de temperaturas T medio = 80°C.

Obtener el valor del cambio de entalpia durante la evaporación a presión constante del agua.


Energía: La energía que posee un sistema se puede definir como “La capacidad para producir un cambio”

La energía total de un sistema se puede determinar como la suma de las diferentes formas de energía que se presentan en él.

1.- Una energía macroscópica: la energía mecánica total E del sistema, esta energía se relaciona con la posición y el movimiento macroscópico del sistema en conjunto. La energía mecánica E es la suma de:

la energía cinética de traslación del centro de masa más la energía cinética rotacional respecto del centro de masa, así como...

... las energías potenciales relacionadas con la posición del centro de masa del sistema en el espacio, sea la energía gravitatoria u otras formas potenciales de energía (como la potencial eléctrica).

Convencionalmente, cuando se produce una variación de la energía interna manifestada en la variación del calor que puede ser cedido o absorbido, se puede medir este cambio en la energía indirectamente por la variación de la temperatura de la sustancia.

La transferencia de energía a un sistema se lleva a cabo por medio de dos mecanismos o procesos: a) por transferencia de calor, provocada por una diferencia de temperaturas, y b) por vía del trabajo, provocada por fuerzas macroscópicas.

Al aumentar la temperatura de un sistema, sin que varíe nada más, aumenta su energía interna.

Equilibrio Térmico: Cuando dos sistemas con diferente temperatura se ponen en contacto, luego de cierto tiempo alcanzan la misma temperatura, se dice entonces que ambos sistemas se encuentran en equilibrio térmico.

El calor es la energía que se transfiere de un sistema a otro debido a una diferencia de temperaturas y se presenta como calor sensible o calor latente

La temperatura de un sistema generalmente aumenta cuando se le suministra energía en forma de calor. La cantidad de calor {Q} necesaria para elevar la temperatura de un sistema es proporcional a la variación de temperatura y a la masa de la sustancia, esto es, sin que haya cambio de fase en la sustancia. A esta manifestación de energía en forma de calor se le conoce como CALOR SENSIBLE y se obtiene de la siguiente manera:

Las unidades de la capacidad térmica específica son calorías entre gramos por incremento de temperatura.

La capacidad térmica específica de una sustancia puede cuantificarse adecuadamente calentando ésta última a una cierta temperatura, situándola en una cantidad agua, de masa y temperatura conocidas, y midiendo su temperatura cuando llegue al equilibrio térmico. Si el sistema está aislado térmicamente de su entorno, el calor que “sale” de la sustancia tiene que ser igual al calor que “entra” en el agua y en el recipiente. Este procedimiento se conoce como CALORIMETRÍA y el recipiente aislado que contiene el agua técnicamente se conoce como calorímetro.

Calorímetro: El calorímetro es un instrumento que sirve para medir las cantidades de calor “suministradas” o “recibidas” por los sistemas. Es decir, sirve para determinar la capacidad térmica específica del sistema, así como para medir las cantidades de calor que “liberan” o “absorben” los sistemas. Laboratorio de Termodinámica. Los calorímetros suelen incluir su equivalente, para facilitar cálculos. El equivalente en agua del calorímetro es la masa de agua que se comportaría igual que el calorímetro y que perdería igual calor en las mismas


La ecuación básica de la calorimetría le hemos utilizado demasiado y le hemos encontrado una cantidad infinita de aplicaciones.

circunstancias. De esta forma, sólo hay que sumar al agua la cantidad de equivalentes.


CANT MATERIAL CANT MATERIAL1 Termo de

plástico con tapa.

1 Termómetro de bulbo

1 Resistencia de inmersión.

1 Watthorimetro

1 Balanza granataria de triple brazo

DESARROLLO.

Determinación de la capacidad térmica específica del agua.

1. Colocamos agua en el termo hasta que la resistencia de inmersión quedara completamente sumergida. Tomando en cuenta que la resistencia tenía que estar desconectada.

2. Colocamos la tapa sin apretar, ya que de expandirse por el calor hubiese causado una explosión.

3. Conectamos la resistencia de inmersión al watthorímetro y éste a la corriente, como se mostraba en el esquema. Una vez más verificando que el watthorímetro estuviese apagado.

4. Medimos la temperatura del agua con el termómetro de mercurio.


El wattorimetro es un instrumento medición de la energia y es un instrumento de medición bastante preciso y en lo personal siento que requiere de una gran importancia tanto en su funcionamiento como en sus bases teóricas.


Como siempre he dicho esta resistencia es muy difícil de manejar en las condiciones adecuadas.

5. Encendimos el watthorímetro con la resistencia de inmersión y al mismo tiempo contamos las vueltas del disco del watthorímetro colocando la vista frente al canto del disco.

6. Cuando la temperatura del agua llegó a los 80 (°C) apagamos la resistencia y terminamos de contar las vueltas del disco.

7. Repetimos este experimento cinco veces más.

Determinación del cambio de entalpia durante la evaporación del agua.

1. Sin tirar el agua caliente del último evento del experimento anterior, colocamos el termo sobre la balanza.

2. Recorrimos la tapa del termo hasta que quedara en la mesa. Teniendo en cuenta que la resistencia debía de estar desconectada.

3. Tomamos el dato de la masa del sistema.

4. Descontamos 10 (g) de peso en la balanza, recorriendo una de las piezas de metal de un brazo de la balanza, de tal manera que la aguja del brazo de la balanza apuntara hacia arriba.

5. Conectamos y encendimos la resistencia, con el watthorímetro.

6. Esperamos hasta que el agua hirviera y comenzará a evaporar.

7. Cuando el agua comienzo a evaporar, detectamos una pérdida de masa en la balanza y comenzó a temblar la aguja del brazo de la balanza, en ese momento iniciamos la lectura del número de vueltas del disco del watthorímetro.

8. Cuando la aguja de la balanza apuntó nuevamente hacia la marca, terminamos de contar las vueltas del disco, ya que se han perdido exactamente 10g de agua en forma de vapor.

9. Apagamos la resistencia.

10. Repetimos cinco veces esta actividad

RESULTADOS.


INSTRUMENTO RANGO RESOLUCIÓN LEGIBILIDADTermómetro de bulbo -20°C-150°C 0.1 °C BUENA

Watthorimetro 0-2750J C/VUELTA

N VUELTAS BUENA

Balanza granataria de triple brazo 0-100 (gr) 0.01(gr) BUENA

FORMULAS EMPLEADAS:

Qf= mc (Tf-Ti)

C= Qf / m (Tf-Ti) [ J

kg∆°C ]

Qf= KN [J]

K=2750 [J/v]

Tf= 80 [°C]

Ti= Tamb [°C]

Cevap=KNM ∆T [

Jkg∆°C ]

Cagua=4106 [ J

kg∆°C ]

Tabla 1: determinación de la capacidad térmica específica del agua.

No. de evento

No. De vueltas

Magua

(kg)Tinicial

(°C)Tfinal

(°C)∆T

(°C)Q (J) C (J/kg∆°C)

1 47 0.521 22 80 58 129250 4277.252 40 0.409 20 80 60 110000 4477.0043 34 0.350 21.5 80 58.5 93500 4566.544 47 0.517 24 80 56 129250 4464.28

Promedio C=4446.2685(J/kg∆°C)

Sustituyendo valores obtenemos:

Q=KN Ceva=KNM ∆T

Qf1=2750(47)=129250 Cevap1=2750(47)0 .521(58)

=4277 .25

Qf2=2750(40)=110000 Cevap2=2750(40)0 .409 (60 )

=4477 .004

Qf3=2750(34)=93500 Cevap3=2750(34 )

0 .350 (58 .5)=4566 .54

Qf4=2750(47)=129250 Cevap4= 2750 (47)0 .517 (56)

=4464 .28

Errores absoluto y porcentual

Evento 1 Evento 1

%E=6.95% %Exactitud=93.04%

Evento 2 Evento 2

%E=2.18% %Exactitud=97.82%

Evento 3 Evento 3

%E=9.09% %Exactitud=90.90%

Evento 4 Evento 4

%E=6.67% %Exactitud=93.33%

Tabla 2: Determinacion del cambio de entalpia en la evaporizacion del agua.

No. De evento No. De vueltas

Magua (kg) Q (J) Hfg (J/kg)

1 11 497.8 30250 60.7672 5 487.8 13750 28.1873 6 477.8 16500 34.5334 5 667.8 13750 20.5895 5 657.8 13750 20.903

promedio Hfg=32.9958 (J/kg)

Sustituyendo valores obtenemos:

Q=KN Hfg= Qm

Qf1=2750(11)=30250 Hfg1=30250/497.8=60.767

Qf2=2750(5)=13750 Hfg2=13750/487.8=28.187

Qf3=2750(6)=16500 Hfg3=16500/477.8=34.533

Qf4=2750(5)=13750 Hfg4=13750/667.8=20.589

Qf5=2750(5)=13750 Hfg5=13750/657.8=20.903

Pamb=56.5 mm Hg

P=ρHg gh (Pa)

P=13600(9.78)(0.565)

P=75149.52

Error absoluto y porcentual

Evento 1 Evento 1

%E=7.55% %Exactitud=92.44%

Evento 2 Evento 2

%E=50.11% %Exactitud=49.88%

Evento 3 Evento 3

%E=38.87% %Exactitud=61.12%

Evento 4 Evento 4

%E=63.0% %Exactitud=36.99%

Evento 5 Evento 5

%E=63.5% %Exactitud=36.5%

Para sacar el valor de la entalpia de vaporización del agua interpolamos:

De las tablas:

P (Pa) hf KJkg

75000 384.44

75149.52 hx

100,000 417.51

Por triángulos semejantes:

100,000

75149.52

75000

384.44 h x 417.51

hf

KJkg

100,000−75,00075149.52−75,000

=417.51−384.44hx−384.44

hx=(417 .51−384 .44)(75149 .52−75000)

(100000−75000)+384 .44

hx= 384.6377851 (kJkg

¿

hx= 384637.7851 (Jkg

¿


Para la determinación de la capacidad térmica específica del agua, se realizaron diferentes cálculos donde los resultados obtenidos fueron muy buenos ya que tuvimos un porcentaje de exactitud muy alto, para el evento 1 el %Exactitud=93.04%, evento 2 el %Exactitud=97.82%, evento 3 el %Exactitud=90.90%, el evento 4 el %Exactitud=93.33%, los resultados muestran un porcentaje de más de 90% lo que representa que se consiguieron los objetivos esperados. En Determinación del cambio de entalpia en la evaporización del agua los resultados fueron lo contrario, solo el primer evento represento un porcentaje de precisión alto (%Exactitud=92.44%), pero los siguientes eventos 2, 3,4 y 5 tuvieron % exactitud de 48.88%, 61.12%, 36.99%, 36.5%, respectivamente, bajaron y por lo tanto el porcentaje de error subió, a pesar de ello si se cumplió el objetivo planteado.

CONCLUSIÓN.

Desde hace algunos meses hemos estado en contacto con el uso de tablas termodinámicas y hemos estado utilizándolas por energía interna entalpia de

vaporización presión temperatura etc. Aquí sacamos la entalpia de vaporización interpolando y usando valores de tablas y simplemente nos damos cuenta de la

energía necesaria para llegar a la fase gaseosa afortunadamente no tuvimos ninguna complicación por el uso del material del termo o de la resistencia.

En lo personal siento que esta práctica es muy útil para el uso de tablas termodinámicas ya que es una herramienta básica en la materia.

Previo Practica 8

Valor de la entalpia de evaporización del agua a presión de 75149.52 Pa.

1.- Escriba la ecuación de la primera ley de la Termodinámica para sistemas abiertos y explique cada uno de sus términos

Q= energía en forma de calor

W=trabajo

M=masa en el flujo

2.-Escriba la ecuación de continuidad y diga sus unidades en el SI

Que es la ecuación de continuidad y donde:

• S es la superficie de las secciones transversales de los puntos 1 y 2 del conducto.

•v es la velocidad del flujo en los puntos 1 y 2 de la tubería.

3 haga un clasificación de bombas diga cuáles son sus características y explique cuál es la diferencia entre una bomba centrifuga y una de desplazamiento positivo.

Bombas de desplazamiento positivo o volumétrico, en las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas. En caso de poder variar el volumen máximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la bomba es de volumen fijo. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en • Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo

o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontínuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial. • Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica. Bombas rotodinámicas, en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. En este tipo de bombas hay uno o varios rodetes con álabes que giran generando un campo de presiones en el fluido. En este tipo de máquinas el flujo del fluido es contínuo. Estas turbomáquinas hidráulicas generadoras pueden subdividirse en: • Radiales o centrífugas, cuando el movimiento del fluido sigue una trayectoria perpendicular al eje del rodete impulsor. • Axiales, cuando el fluido pasa por los canales de los álabes siguiendo una trayectoria contenida en un cilindro. • Diagonales o helicocentrífugas cuando la trayectoria del fluido se realiza en otra dirección entre las anteriores, es decir, en un cono coaxial con el eje del rodete.

4.- Qué diferencias hay entre la ecuación de bernulli y la primera ley de la termodinámica aplicada a un sistema abierto

Que en la ecuación de bernulli la variación de temperatura es despreciable ni se quita calor al sistema, lo considera incompresible y no hay trabajo de flecha

Para un sistema abierto ¿Que es el régimen permanente, el estado estacionario, el estado y el flujo unidimensional

-régimen permanente: las propiedades del fluido permanecen constantes cuando este fluye a través del sistema

.estado estacionario-Cuando las propiedades cuando las propiedades en una posición en las fronteras del volumen de control son constantes respecto al tiempo.

-estado estable es un proceso en el que las propiedades en cada punto del volumen de control se mantienen constantes con el tiempo.

6.- que es el trabajo de eje o trabajo de flecha escriba la ecuación para cuantificarlo

W=OW2pi∆T

7.-Que es la potencia de una bomba como se obtiene y que unidades se usan para expresarla

La potencia teórica de una bomba hidráulica es:

En donde:

Pb es la potencia teórica de la bomba (en Vatios; 1 Hp = 745.7 Vatios)

ρ es la densidad del fluido (1,000 kg/m3 en el caso del agua)

g es la aceleración de la gravedad (generalmente se adopta: 9.81 m/s2)

γ es el peso específico del fluido

Q es el caudal (m3/s)

hb es la ganancia de carga en la bomba, o en otros términos, altura dinámica

de la bomba (m)

8.- ¿Qué es una pichancha y cómo funciona?

Es una válvula que no deja que el nivel del agua baje por la tubería así cuando

esta empieza a succionar el agua se podrá realizar con cierta facilidad, asi mismo

tiene una pequeña rejilla para controlar la cantidad de impurezas que van a pasar

a la tubería.

9.- que es purgar y cebar la bomba

Es llenar la tubería a partir de la bomba para que al momento de encenderla tenga

un fluido incompresible y así pueda generar el proceso de succión.

10.- A qué se le llama efecto bernulli

La ecuación de Bernoulli y la ecuación de continuidad también nos dicen que si reducimos el área transversal de una tubería para que aumente la velocidad del fluido que pasa por ella, se reducirá la presión.

PRÁCTICA 8

“GASTO MÁSICO Y POTENCIA DE UNA BOMBA”

OBJETIVOS.

Aplicar las ecuaciones de la primera ley de la termodinámica y de continuidad para calcular el gasto másico en el sistema hidráulico propuesto.

Calcular la potencia del motor accionado de la bomba instalada en el sistema.


Volumen de Control: Un sistema abierto o volumen de control, es una región elegida apropiadamente en el espacio. Generalmente encierra un dispositivo que tiene que ver con el flujo másico, como un compresor, bomba, turbina, flujo en tuberías, tobera y difusores, cambiadores de calor, etc. Tanto la masa como la energía pueden cruzar la frontera de un volumen de control. En general, cualquier región arbitraria en el espacio se puede seleccionar como volumen de control; no hay reglas concretas para esta selección, pero una que sea apropiada hace más fácil el análisis. Las fronteras de un volumen de control se conocen como superficies de control, y pueden ser reales o imaginarias. En el caso del flujo en tuberías, la superficie interna de ésta constituye la parte real de la frontera, mientras que las áreas de entrada y salida forman la parte imaginaria, puesto que en esta sección del volumen de control no hay superficies físicas.

Estado Estable: Es un proceso en el cual las propiedades en cada punto del volumen de control se mantienen contantes con el tiempo.

Bombas: Existen dos tipos básicos de bombas: de desplazamiento positivo y dinámicas o de intercambio de cantidad de movimiento. Las bombas de desplazamiento positivo (BDP) tienen un contorno móvil que, por cambio de volumen, obligan al fluido a avanzar a través de la máquina. Se abre una cavidad en la que el fluido penetra a través de la succión.

Cebar una bomba: Para cebar la bomba inicialmente el cuerpo es llenado manualmente con agua. Esta agua llega hasta el impulsor o voluta a través del orificio de cebado. La acción del impulsor produce un vacío constante en la entrada del mismo hasta que el agua sea succionada rápidamente a través de la

DR. NIETO, 17/05/15,

Es una práctica muy interesante y muy compleja asi mismo no se debería de poner en lo exámenes de calidad es demasiado lo que se tiene que hacer en muy poco tiempo aunque ya se sepa son demasiadas cosas

válvula de retención existente en el cuerpo de la bomba, completando así el ciclo de cebado.

Purgar una bomba: Implica el llenado de fluido en todos los ductos del sistema de admisión expulsando el aire que había dentro. El cebado también se utiliza como sinónimo de purgado, lo que es lo mismo, eliminación de la burbujas de aire que se forman en el líquido por diferencia de presión.

Pichancha: También conocida como válvula de pie, la pichancha regula eficientemente el flujo necesario de agua que requiere suministrar la bomba hacia un dispositivo. Su cierre perfecto permite mantener la columna de agua necesaria dentro de la tubería, para evitar el purgado de la bomba. La pichancha consta de una rejilla o canastilla que evita el paso de las partículas gruesas suspendidas en el agua, que podrían dañar la bomba, por lo que garantiza un suministro constante de agua.


CANTIDAD MATERIAL.

1 Sistema hidráulico instrumentado.1 Flexómetro.1 Vernier.

DESARROLLO.

1. Verificamos que la válvula estuviese cerrada y la conectamos.

2. Abrimos la válvula, cuidando que el mercurio del manómetro no se derramara en la tubería.

3. Tomamos las siguientes lecturas:

a) Diferencia de alturas entre los niveles del manómetro de mercuriob) La presión que indica el manómetroc) La presión que indica el vacuómetrod) La diferencia de altura entre ambos manómetrose) Diámetros externos de las tuberías.

4. Cerramos la válvula y posteriormente la desconectamos.

RESULTADOS.

INSTRUMENTO RANGO RESOLUCIÓN LEGIBILIDAD

Flexómetro 0-100cm 1mm Buena

DR. NIETO, 17/05/15,

Debemos de tener cuidado a abrir gradualmente la llave para no aventar el mercurio por la tuberías, asi mismo debemos de tener cuidado de no quemar el motor de la bomba.

Vernier 0-20cm 1mm Buena


Para obtener el resultado final en dicha práctica, fue un poco más largo, debido a que tenían que hacerse diversos cálculos, para obtener el gasto másico y al final obtener la potencia del motor de la bomba donde el valor experimental obtenido fue de 155.6 watts, y el valor teórico es de 186.5 watts, donde se tuvo un porcentaje de error de 16.56% que puede parecer alto, pero debido a todo lo que se tuvo que experimentar y los cálculos utilizados, se encuentra en un margen de precisión de regular a bueno (83.43%).

CONCLUSIÓN.

En esta práctica se cumplieron los objetivos ya que pusimos en funcionamiento una bomba y tomamos las medidas que esta arrojaba. Una vez realizado el experimento aplicamos las ecuaciones de la Primera Ley de la Termodinámica y las de Continuidad para calcular el gasto másico en la bomba que utilizamos en esta práctica, así mismo calculamos la potencia del motor que accionaba dicha bomba. No se presentaron inconvenientes al realizar la práctica ni al realizar los cálculos.

Pudimos calcular matemáticamente la potencia experimental de una bomba de agua conociendo sus delanteros en las tuberías y sus presiones manométricas y vacuo métrica acercándonos mucho al valor teórico con un 16% de error.

PRÁCTICA 9

“LEY DE CHARLES”.

OBJETIVOS

Comprobar experimentalmente la Ley de Charles. Obtener el modelo matemático que relaciona las variables temperatura y

volumen, así como el gráfico volumen - temperatura (V-T). Inferir experimentalmente la temperatura correspondiente al cero absoluto.

INTRODUCCIÓN

La Ley de Charles explica las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que "temperatura" significa movimiento de las partículas. Así que, a mayor movimiento de las partículas (temperatura), mayor volumen del gas.

En 1787 el científico francés Jack Charles estudió la relación existente entre el volumen y la temperatura de una muestra de un gas cuando la presión no cambia.

Durante sus investigaciones pudo observar que, cuando en la muestra se aumentaba su temperatura también aumentaba su volumen, y cuando su temperatura disminuye, al volumen le sucede lo mismo.

Posteriormente Gay-Lussac realiza experimentos del volumen de una muestra de gas cuando la presión no cambia y observó que el volumen tiene un comportamiento lineal con la temperatura.

Proceso isobárico

Considere cierta masa de un gas contenida en dispositivo cilindro émbolo que soporta una presión igual a la atmosférica más la presión que ejerce el émbolo, tal como se muestra en la figura. Al calentar el gas y dejar que se expanda libremente, la presión sobre él no se altera, pues siempre es ejercida por la atmósfera y por el

DR. NIETO, 17/05/15,

En lo personal siento que es super complicado entender el concepto de variación de volumen temperatura especialmente en cuanto al momento físico saber exactamente que pasa y no solo saberlo matematicamente

émbolo. Un proceso como éste en el que volumen del gas varía con la temperatura mientras se mantiene constante la presión se denomina proceso isobárico.

Si tomamos dos bloques sólidos de igual volumen pero de materiales diferentes, uno de cobre y otro hierro, por ejemplo, y hacemos que ambos materiales tengan el mismo aumento de temperatura, sufrirán diferentes incrementos de volumen, y por lo tanto, presentarán distintos volúmenes finales. Esto sucede debido a que los coeficientes de dilatación del cobre y el hierro no son iguales, lo que ocurre, en general, con los coeficientes de dilatación de las sustancias en las fases sólida y líquida.

Ahora considere que efectúa un experimento similar pero con gases. Tomaremos volúmenes iguales de dos gases diferentes (O2 y H2, por ejemplo) a una misma temperatura inicial, al suministrar a ambos el mismo incremento de temperatura manteniendo la misma presión, se observa que los dos gases presentan el mismo volumen final, o sea que ambos tienen el mismo coeficiente de dilatación. El físico francés Gay-Lussac, a principios del siglo pasado, al realizar una serie de experimentos comprobó que este resultado es verdadero para todos los gases.

Podemos, entonces decir que:

Si tomamos un volumen de gas a una cierta temperatura inicial, y lo calentamos a presión constante hasta una temperatura final, la dilatación observada será las mismas, cualquiera que sea el gas usado en el experimento, es decir, el valor del coeficiente de dilatación volumétrica es el mismo para todos los gases.

En sus experimentos, Gay-Lussac, tomó determinada masa de gas y realizó mediciones del volumen y de la temperatura de ésta mientras era calentada y se expandía a presión constante. Con estas mediciones construyo un gráfico de volumen V en función de la temperatura T, expresada en °C. Obteniendo una gráfica rectilínea, concluyendo, que el volumen de determinada masa gaseoso, cuando la presión es constante, varía linealmente con su temperatura en °C.

DIAGRAMA V-T

En el gráfico observamos que el gas ocupa un volumen V o a 0 °C. El volumen del gas se reducirá en forma gradual a medida que se fuese reduciendo la temperatura debajo de 0 °C.

Pensando en esta reducción, Gay-Lussac trató de determinar la temperatura a la cual se anularía el volumen del gas (si esto fuera posible), prolongando la recta del gráfico. De esta manera, comprobó que el punto en el cual V = 0 corresponde a la temperatura T = -273.15 °C, Esta temperatura se denomina “temperatura correspondiente al cero absoluto” y se considera como el punto origen de la escala kelvin.

Tomando esto en cuenta, si trazamos una gráfica del cambio del volumen V del gas, a presión constante en función de su temperatura absoluta T, en consecuencia obtendremos una recta que pasa por el origen. Esto indica que el volumen del gas es directamente proporcional a su temperatura, y por lo tanto, el cociente (V/T) es constante. En resumen, para un proceso isobárico podemos afirmar que:

El volumen V de determinada masa de gas, mantenida a presión constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta T, o sea:

Dónde:

K = constante de proporcionalidad

Como el volumen de cierta masa gaseosa, a presión constante varía con la temperatura, la densidad tendrá distintos valores para diferentes temperaturas. Con base en las conclusiones respecto al proceso isobárico, podemos deducir que para cierta masa “m” de gas, resulta que:

Es decir, manteniendo constante la presión de una masa de gas dada, su densidad varía en proporción inversa a su temperatura.

Modelo matemático

Haciendo la suposición que V=0, se tiene:

MATERIAL

CANTIDAD DESCRIPCIÓN IMAGEN1 Ampolleta sin graduar

1 Cronómetro

1 Mechero de Bunsen

1 Pinzas de punta de vinilo

2 Pinzas de bureta

DR. NIETO, 17/05/15,

Cuidado de no quemarnos

DR. NIETO, 17/05/15,

Es muy difícil manerar este tipo de equipos para que no se rompan solo hay que tenerlo en cuenta

1 Soporte universal

1 Termómetro de gas a presión constante

2 Termómetro de bulbo con mercurio de -20°C a 110°C

DESARROLLOArmar el dispositivo como lo indique el profesor:1. Llenar con agua la ampolleta sin graduar.2. Sujetar en el soporte universal la ampolleta.3. Sujetar e introducir en la ampolleta el termómetro de gas y los termómetros de bulbo (Hg).4. Antes de encender el mechero de Bunsen, tomar los datos iníciales de temperatura que indican los termómetros de bulbo (Hg) y el volumen de aire encerrado en el termómetro de gas y anótelos en la tabla siguiente:5. Encienda el mechero de Bunsen y con la válvula de paso de aire ajuste la combustión para que la flama sea de color azul. Afloje las pinzas que sujetan la ampolleta sin graduar y baje la ampolleta hasta que el extremo inferior quede apenas en contacto con la parte superior del mechero.

6. Registre el incremento de temperatura cada 5 ºC de uno de los termómetros de bulbo, y también registre los valores de temperatura del segundo termómetro (para obtener el promedio de temperatura en cada evento), agrupando ambos valores en la tabla No. 1.

7.- Con los datos de temperatura y volumen de aire registrados en la tabla No. 1 obtenga la gráfica en un diagrama volumen-temperatura (V-T).

DR. NIETO, 17/05/15,

Aveces si el profesor no lo indica y la foto se ve borrosa es difícil armar los equipos.

8.- Aplicando el método de mínimos cuadrados obtenga el modelo matemático que representa el comportamiento del volumen y la temperatura de un gas, cuando la presión se mantiene constante.

9.- Obtenga el valor de la temperatura correspondiente al cero absoluto.

10.- Indique el valor anterior obteniendo el porcentaje de error.

ESQUEMA

RESULTADOS


INSTRUMENTO RANGO RESOLUCIÓN LEGIBILIDADTermómetro de bulbo de mercurio.

-20°C-110°C 0.1 °C BUENA

Cronómetro 9 Horas/59 Minutos/ 59.99 Segundos

0.01 Segundos BUENA

Termómetro de gas a presión constante -268 °C. Y +

538 °C.0.1 cm BUENA

Tabla 1. Registro de valores

Evento T 1[°C ] T 2[°C ] Altura(h)[m ]

T prom[°C ] Volumen[m 3]

1 92 93 .19 92.5 1.083E-072 89 90 .18 89.5 1.026E-073 86 87 .18 86.5 1.026E-074 83 84 .176 83.5 1.0032E-075 80 80 .175 80 9.975E-086 77 77 .173 77 9.861E-087 74 74 .171 74 9.747E-088 71 71 .17 71 9.69E-089 68 68 .168 68 9.576E-0810 65 65 .167 65 9.519E-0811 62 62 .165 62 9.405E-0812 59 59 .163 59 9.291E-0813 56 56 .162 56 9.234E-0814 53 53 .161 53 9.177E-0815 50 50 .16 50 9.12E-0816 47 47 .158 47 9.006E-0817 44 44 .157 44 8.949E-0818 41 41 .155 41 8.835E-0819 38 38 .154 38 8.778E-0820 35 35 .152 35 8.664E-0821 32 32 .15 32 8.55E-0822 29 29 .1485 29 8.4645E-0823 26 26 .1465 26 8.3505E-0824 23 23 .144 23 8.208E-08

Volumen=A tg∗h

Dónde:Atg=¿ Área del termómetro de gas

Atg=5.7 x 10−7[m2]h=¿ Alturas Obtenidas al descender la Temperatura

Trabajaremos con el siguiente modelo matemático:

V [m3 ]=m [℃m3 ]T [℃ ]+Vo [m3]

A fin de hacer una regresión lineal para obtener la ecuación que describe el comportamiento del sistema.

x yTprom

[°C]Volumen [m3]

92.5 1.083E-0789.5 1.026E-0786.5 1.026E-0783.5 1.0032E-07

80 9.975E-0877 9.861E-0874 9.747E-0871 9.69E-0868 9.576E-0865 9.519E-0862 9.405E-0859 9.291E-0856 9.234E-0853 9.177E-0850 9.12E-0847 9.006E-0844 8.949E-0841 8.835E-0838 8.778E-0835 8.664E-0832 8.55E-0829 8.4645E-0826 8.3505E-0823 8.208E-08

Al hacer la regresión lineal tenemos:

10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000.00E+002.00E-084.00E-086.00E-088.00E-081.00E-071.20E-07

f(x) = 3.12649423000398E-10 x + 7.52391040588938E-08

V = mT + Vo

Volumen [m^3]Linear (Volumen [m^3])

T [°C]

V [m

^3]

Del punto anterior obtenemos la ecuación del comportamiento del volumen:

DR. NIETO, 17/05/15,

Aunque la calculadora lo haga siempre es bueno saber usar la regresión lineal

V=3∗10−10T+8∗10−8

Para obtener el valor que corresponde al valor de la Temperatura, cuando el volumen llega a cero, usaremos la ecuación que obtuvimos con el método de mínimos cuadrados, despejando la temperatura:

T=V−8∗10−8

3∗10−10

Sustituyendo valores tenemos:

T=0−8∗10−8

3∗10−10 =−266.666[℃]

Tenemos que el valor teórico para el cuestionamiento anterior es −2 73.15[℃]

Entonces procederemos a calcular el porcentaje de error:

%error=|Valorteórico−Valorexperimental|

Valor teórico∗100 %=2.373 %

ANÁLISIS DE RESULTADOS

Se tomaron 24 eventos donde la T1 comenzó en 92 y terminó en 23, y la T2 comenzó en 93 y terminó igual en 23, por lo tanto se tuvo un promedio de temperatura de 92.5 a 23. Tanto la altura como el volumen fueron cambiaron pero siempre se mantuvieron constantes. Y después de una regresión lineal y sustituyendo valores obtuvimos un valor de -266.666, que quedó muy cerca del valor teórico que es de -273.15, por la tanto nuestro porcentaje de precisión fue muy alto, con 97.627%.

CONCLUSIÓN

Los resultados de la práctica hablan por sí solos logramos comprobar la ley de charles y de nuevo tuvimos que hacer una regresión lineal con que me refiero que es una herramienta que tenemos que tener presente en todo momento en mi opinión es importante saber de esta ley ya que se pueden aplicar en autos o en la ingeniería en muchos ámbitos por eso es bueno conocer sus principios.

El valor que corresponde al valor de la Temperatura, cuando el volumen llega a cero nos dio como resultado −266.666 [℃ ] experimentalmente, con un porcentaje mínimo de error de 2.373 % . Por lo tanto nuestro desarrollo fue bueno ya que los valores son aceptables.

PRÁCTICA 10

“LEY DE BOYLE-MARIOTTE”

OBJETIVOS.

Comprobar la Ley de Boyle-Mariotte Calcular el trabajo aplicado por o sobre el sistema y obtener la curva que

relaciona los variables volumen y presión. Calcular el valor de índice “n” para el proceso realizado. Determinar el valor de la constante particular del aire.


Experimento de Boyle-Mariotte: Boyle llevó a cabo experimentos con el aire para encontrar la relación que existe entre el volumen y la presión. Tomó un tubo en forma de “U” y vertió mercurio hasta que los niveles en ambas ramas fuesen iguales. En esta forma se tiene el volumen del aire V a la presión atmosférica P, ya que las ramas del mercurio tienen el mismo nivel. En seguida vertió más mercurio hasta lograr un desnivel. Midiendo la columna de aire encerrado obtuvo el nuevo volumen V1. La nueva presión P1 de este volumen de gas. Después de varias lecturas con este dispositivo. Boyle encontró que al incrementar la presión sobre un gas confinado, éste reducía su volumen en la misma proporción. Con base en estas observaciones Boyle “establece que el volumen de un gas seco varía inversamente con la presión ejercida sobre él si la temperatura permanece constante”. Cuando se realiza un proceso en el cual la temperatura se mantiene constante (proceso isotérmico). Boyle encontró que al incrementar la presión sobre un gas confinado, éste reducía su volumen en la misma proporción. Duplicando la presión se reducía el volumen a la mitad, triplicando la presión, se reducía a la tercera parte. Con base en estas observaciones Boyle “establece que el volumen de un gas seco varía inversamente con la presión ejercida sobre él si la temperatura permanece constante”.

Proceso politrópico: Se denomina proceso politrópico al proceso termodinámico, generalmente ocurrido en gases, en el que existe, tanto una transferencia de energía al interior del sistema que contiene el o los gases (proceso adiabático) como una transferencia de energía con el medio exterior (proceso isotérmico).

Índice politrópico: Se llama así al valor que indica el estado termodinámico en el cual se encuentra el proceso en estudio.

Trabajo: La fuerza que actúa sobre un objeto que se mueve a través de una distancia y existe un componente de la fuerza a lo largo de la línea de movimiento.

DR. NIETO, 18/05/15,

Aquí es importante nerner la bases teóricas de la integral del trabajo para saber que va a ocurrir

Si la fuerza es constante en una sola dimensión, el trabajo realizado es igual a la fuerza multiplicada por la distancia.


CANTIDAD MATERIAL1 Aparato de Mariotte-Leblanc1 Flotador con manómetro, válvula y boquilla1 Balanza granataria

DESARROLLO.

Para la primera actividad:

1.- Liberamos el tornillo de la pinza de presión que se ubica en la manguera de látex hasta que en ambas ampolletas del aparato de Mariotte Leblanc llegaran al mismo nivel de mercurio.

2.- Apretamos el tornillo de la pinza de sujeción para dejar confinado el volumen de aire a la presión atmosférica y registramos el valor de las condiciones ambientales, así como el volumen inicial del aire.

3.- Variamos la presión de la columna de mercurio para comprimir o expansionar el aire, registramos los valores en la tabla indicada.

4.- Con los valores registrados de volumen y presión, calculamos el trabajo aplicado por o sobre el sistema y obtuvimos el gráfico (V, P).

Para la segunda actividad:

1.- Abrimos la válvula del flotador.

2.- Colocamos la boquilla del flotador en contacto con la boquilla del aire comprimido (color verde)

3.- Abrimos la válvula del aire comprimido.

4.- Esperamos hasta que se alcanzará una presión de 1.5 kgf/cm2 en el manómetro.

5.- Cerramos la válvula del flotador y luego la del aire comprimido.

6.- Pesamos el sistema.

7.- Abrimos la válvula para que salga el aire comprimido.

8.- Cerramos la válvula.

9.- Pesamos el sistema.

RESULTADOS.

Tabla 1

Evento Desplazamiento ∆Z[cm] Pman=p∆Zg Pabs=Pman+Patm Vol[ml] Vol[m^3] W1 0 0 0 75415.532 6.6 3.5x10^-6 0.047439932 2cm 1.5 1995.12 77410.652 6 3.8x10^-6 0.024008093 4cm 3 3990.24 79405.772 5.7 4.15x10^-6 0.016166464 6cm 4.2 5586.336 81001.868 5.5 4.5x10^-6 0.033639395 8cm 5.5 7315.44 82730.972 4.8 48x10^-6 0.025579226 10cm 6.95 9244.056 84659.588 5.1 5.1x10^-6 0.026226267 12cm 8.3 11039.664 86455.196 4.8 5.5x10^-6 0.031500888 14cm 9.8 13034.784 88450.316 4. 5.7x10^-6 0.032341439 16cm 11.1 14763.888 90179.42 6 6x10^-6 0.028181510 18cm 12.5 16626 92041.532 6.3 6.3x10^-6

W 12=−75415.532∗3.5 x10−6∗ln3.8 x10−6

3.5 x10−6=¿0.04743993

Tabla 2.

EVENTO P abs P (Kg/m^2) P [Pa] V (m^3) T (K) M (Kg) M (g) R aire (J/Kg*K) %E1 75415.7276 0.02 0.1956 0.0005 298.15 0.0008 0.8 158.0909936 44.91603012 75415.7032 0.0175 0.17115 0.0005 298.15 0.0005 0.7 180.6753627 37.04693 75415.6689 0.014 0.13692 0.0005 298.15 0.0007 0.5 252.945393 11.8657167

Patm= 75415.532 [Pa]


C=P*V

0.49774251

0.46805513

0.4526129

0.44551027

0.39710867

0.4317639

0.41498494

0.39802642

0.3426818

0.32214536

Promedio: 0.41131591Y = 0.41131591/ X

Se comprobó la ley de Boyle-Mariotte, graficamos la curva que relaciona a PV se logró obtener la constante C que es igual a 0.411, obtuvimos los trabajos correspondientes de cada evento.

En nuestra tabla podemos ver que el volumen de nuestro sistema(nuestro gas) varia inversamente con la presión ejercida sobre el a una temperatura constante, es decir nuestro volumen a lo largo de toda la tabla uno es inversamente proporcional a la presión, también podemos notar que nuestro trabajo de comprensión y expansión solamente diferencia en el signo ya que es el mismo pero con signo contrario pues sería comprensión para signo negativo y expansión para un signo positivo y debido a esto nuestro trabajo iba disminuyendo, nuestro objetivo fue cumplido comprobamos experimentalmente la ley de boyle mariotte, obtuvimos la curva que representa la relación entre volumen y presión y calculamos el trabajo ejercido o que obtuvimos en nuestro sistema.

En la tabla dos se comprobó cómo se sacaban los valores para ser iguales a la constante particular del aire haciendo 3 eventos con diferentes presiones y con volumen y temperatura constantes en el primer evento con se obtuvo una contante del aire de 158.09 la cual nos dio porcentaje de error de 44, en el segundo evento nos dio una constante de 180.67 con un porcentaje de error de 37.04, por último en el tercer evento nuestra constante fue de 252.94 con un error del 11.86 siendo este el resultado más preciso.

CONCLUSIÓN.

la ley de Boyle Mariotte establece que el volumen de un gas seco varía inversamente con la presión ejercida sobre él si la temperatura permanece constante. En la práctica logramos darnos cuenta de lo que ocurre teniendo como variables la presión es importante saber eso ya que yo relacione mucho las cosas con los autos para comprenderlas un claro ejemplo son las llantas de los carros pero no solo eso la presión siempre va a estar presente en nuestra profesión es por ello que deberíamos de tratar de entenderla lo mejor que podamos y concer mas teorías como estas.

PRÁCTICA 11

“Coeficiente de Joule-Thomson”

OBJETIVOS.

Determinar el valor del coeficiente de Joule y de Thomson para agua en un proceso isoentálpico (proceso estrangulamiento).

Obtener la calidad del vapor de un generador de vapor.


Dispositivos de estrangulamiento. Los dispositivos de estrangulamiento son elementos que restringen el flujo, lo cual causa una caída de presión importante en el fluido. Algunos dispositivos comunes son válvulas, tubos capilares, reducciones bruscas y tapones porosos (corcho). Estos dispositivos producen una caída de presión sin implicar trabajo: La caída de presión en el fluido suele ir acompañada de una reducción en la temperatura, por esa razón los dispositivos de estrangulamiento son de uso común en aplicaciones de refrigeración y acondicionamiento de aire. La magnitud de la caída de temperatura (o, a veces el aumento de temperatura) durante un proceso de estrangulamiento se rige por el Coeficiente de Joule Thomson. Los dispositivos de estrangulamiento son por lo regular dispositivos pequeños y se puede suponer que el flujo por ellos es adiabático (Q ≈ 0) puesto que no hay suficiente tiempo ni área suficientemente grande para que ocurra alguna transferencia de calor efectiva. También, no se realiza trabajo (W≈0), y el cambio en la energía potencial es muy pequeño (ΔEp=0). Aun cuando la velocidad de salida sea con frecuencia considerablemente mayor que la velocidad de entrada, en la mayoría de casos el incremento de energía cinética es insignificante (ΔEc=0).

Proceso de estrangulamiento. Es un proceso reversible en el cual el fluido se expande sin producirse trabajo ni cambios en su energía potencial y cinética produciéndose el proceso a entalpía constante (obedece a la ecuación denominada expansión de Joule-Thomson(h1=h2). Éste proceso se realiza mediante válvulas que estrangulan el fluido, produciendo que este adquiera una velocidad alta.

Calidad de un vapor. En termodinámica, la calidad del vapor es la fracción de masa en una mezcla saturada que es el vapor, es decir, vapor saturado tiene una "calidad" del 100%, y el líquido saturado tiene una "calidad" de 0%. La calidad del vapor es una propiedad intensiva que puede ser utilizado en conjunción con otras propiedades intensivas independientes para especificar el estado termodinámico del fluido de trabajo de un sistema termodinámico. No tiene ningún significado

DR. NIETO, 18/05/15,

Aunque nosotros no operamos este experimento solo tomamos las medidas puedo decir que con el pude entender lo que es un proceso isoentalpico

para las sustancias que no están saturados mezclas. Su símbolo es X, y sus valores oscilan en fracciones entre 0 (una minúscula cantidad de vapor) hasta 1 (una minúscula cantidad de líquido).


CANTIDAD INSTRUMENTO

1 Generador de vapor con termómetro bimetálico1 Termómetro de mercurio con camisa de aluminio.1 Multímetro digital con termopar tipo K de inmersión

DESARROLLO.

1.- El profesor prendió el generador de vapor.

2.- Se calentó el generador hasta una presión de 6 kgf/cm2

3.- Se colocó el termómetro de mercurio en una de las tuberías (o el termopar tipo K de inmersión) en la tubería correspondiente.

4.- Abrimos toda la válvula.

5.- Esperamos alrededor de ocho segundos hasta que alcanzará el estado estacionario.

6.- Tomamos la lectura de temperatura del termómetro bimetálico propio del generador de vapor.

7.- Tomamos la lectura de temperatura del termómetro de mercurio (o bien, del termómetro del multímetro digital).

8.- Tomamos la lectura de la presión manométrica.

9.- Cerramos la válvula.

RESULTADOS.

Equipo P1man(Pa)

P1abs(Pa)

T1(ºC)

P2abs(Pa)

T2(ºC)

h(kj/kg)

1 6.2 683183.52 160 75149.52 124.2 2 101

2 5.7 634148.52 160 75149.52 127 2 101

3 509964 585113.52 155 75149.52 132.10 2 114

4 45000 120000 150 75149.52 131 2 127

DR. NIETO, 18/05/15,

Obtuvimos los resultado sin ningún contratiempo

DR. NIETO, 18/05/15,

Con todo el cuidado posible y la gafas en todo momento puestas

Equipo Xv Xl MJT

(ºC/Pa)Proceso

1 0.754 0.246 5.8878x10-5 Isoentálpico

2 0.754 0.246 5.9034x10-5 Isoentálpico

3 0.762 0.238 4.4905x10-5 Isoentálpico

4 0.758 0.242 4.2362x10-4 Isoentálpico

M JT=T F−T iP f – Pi

M JT= 124.2−16075149.52−68318352

=¿5.8878x10-5

M JT= 127−16075149.52−634148.52

=¿5.9034x10-5

M JT= 132.10−15575149.52−585113.52

=¿4.4905x10-5

M JT= 131−15075149.52−120000

=4.2362x10-4

ANALISIS DE RESULTADOS

Como se investigó̀ previamente para la realización de esta práctica sabemos que el coeficiente de Joule-Thomson puede ser positivo, negativo e incluso igual a 0. Dicho coeficiente se calcula mediante un cociente, la diferencia de temperatura con respecto a una diferencia de presión.

Con el procedimiento para el desarrollo de esta práctica se podía intuir que el coeficiente tendría que tener un signo positivo (ya que la temperatura después del estrangulamiento tendría que disminuir, ya que la temperatura del vapor es mayor

dentro de la caldera y al momento de abrir la válvula el vapor salió̀ hacia al ambiente y la temperatura del ambiente es menor a la de la caldera.).

Finalmente después de que se realizó̀ el experimento, y después de elaborar los cálculos nos dimos cuenta que efectivamente el coeficiente de Joule-Thomson tenía un signo positivo porque la temperatura del vapor disminuyo después de ser estrangulado.

CONCLUSIÓN.

En esta práctica se cumplieron los objetivos ya que nos fue posible determinar el valor del coeficiente de Joule y de Thomson para agua encontrándose en un proceso de estrangulamiento. Gracias a esto obtuvimos la calidad del vapor del generador de vapor utilizado durante el experimento, fue de gran ayuda que cada equipo realizará el experimento ya que por medio de esto nos fue posible observar personalmente el proceso de estrangulamiento. Durante el experimento no se presentaron incidentes ni problemas con el equipo utilizado ni con los datos obtenidos. Esto no lo puedes lograr a menos que tengas tablas electrónicas o conocimientos del uso de tablas y calidad es de suma importancia que se tengas las bases solidad para esta practica

PRÁCTICA 12

“Ciclo de refrigeración por compresión de un vapor”

Objetivos

Identificar los componentes de una unidad de refrigeración. Representar el ciclo termodinámico en diagramas P-h y T-s. Obtener las propiedades termodinámicas relevantes en ciertas partes del

ciclo. Determinar las eficiencias de Carnot y real del ciclo.

Introducción

La utilización del frío es un proceso conocido ya desde muy antiguo; en el siglo XII los chinos utilizaban mezclas de salitre con el fin de enfriar agua; los árabes en el siglo XIII utilizaban métodos químicos de producción de frío mediante mezclas; en los siglos XVI y XVII, investigadores y autores como Boyle, Faraday (con sus experimentos sobre la vaporización del amoníaco) etc., hacen los primeros intentos prácticos de producción de frío.

En 1834, Perkins desarrolla su patente de máquina frigorífica de compresión de éter y en 1835 Thilorier fabrica nieve carbónica por expansión; Tellier construyó la primera máquina de compresión con fines comerciales, Pictet desarrolla una máquina de compresión de anhídrido sulfuroso, Linde otra de amoníaco, Linde y Windhausen la de anhídrido carbónico, Vincent la de cloruro de metilo, etc. Un capítulo aparte merece Carré, propulsor de la máquina frigorífica de absorción y Le Blanc-Cullen-Leslie la de eyección.

Desde el punto de vista de sus aplicaciones, la técnica del frío reviste un gran interés dentro de la evolución industrial a que obliga la continua alza de la vida. La refrigeración tiene un amplísimo campo en lo que respecta a la conservación de alimentos (Barcos congeladores de pescado en alta mar, plantas refrigeradoras de carnes y verduras), productos farmacéuticos y materias para la industria (Plantas productoras de hielo, unidades de transporte de productos congelados, barcos, aviones, trenes, camiones, etc), en sistemas de acondicionamiento de aire y calefacción, etc. Esto da una idea del grandísimo interés universal que reviste el frigorífico industrial desde el punto de vista económico, humano y social.

Técnicas y sistemas de producción de frío.

Hablar de producción de frío es tanto como hablar de extracción de calor; existen diversos procedimientos que permiten su obtención, basados en el hecho de que si entre dos cuerpos existe una diferencia de temperaturas, la transmisión de calor de uno a otro se puede efectuar por conducción y radiación.

DR. NIETO, 18/05/15,

La mejor practica del semestre se me hace increíble como el un ciclo puede generar tal cantidad de frio solo en por el trabajo de un compresor y un extrangulamiento.

DR. NIETO, 18/05/15,

EN ESTA PRÁCTICA, SE TUVIERON QUE REALIZAR LAS ACTIVIDADES DE MANERA RÁPIDA, ESTO POR LOS HECHOS OCURRIDOS EN LA UNIVERSIDAD QUE TIENEN QUE VER CON EL PARO DE ACTIVIDADES, YA QUE FUIMOS DESALOJADOS DEL LABORATORIO Y ESTO PUDO HABER REPERCUTIDO EN LA TOMA DE MEDICIONES.

Procedimientos químicos

Están basados en el uso de determinadas mezclas y disoluciones que absorben calor del medio que las rodea; se trata de procesos no continuos, de nulo interés y aplicación prácticos, sólo aptos para determinados trabajos de laboratorio.

Procedimientos físicos

Se puede conseguir un descenso de temperatura mediante procesos físicos, como la expansión de un fluido en expansores y en válvulas de estrangulamiento, fundamento de las actuales máquinas industriales de producción de frío; este tipo de sistemas admite la siguiente clasificación:

Sistemas basados en el cambio de estado de una sustancia.- En estos sistemas interviene el calor latente del cambio de estado y se puede hacer la siguiente subdivisión:

o Por fusión, en que la producción de frío, o lo que es lo mismo, la sustracción de calor a la carga a refrigerar, se utiliza para pasar a una sustancia del estado sólido al de líquido; está muy extendida la fusión del hielo, o de mezclas eutécticas, que al cambiar de estado captan calor del entorno.

o Por sublimación, en que el paso se efectúa de sólido a gas mediante la adición de calor, siendo el ejemplo más representativo el anhídrido carbónico, para la producción de nieve carbónica.

o Por vaporización, en donde se engloban todos los procesos en los que un líquido pasa a fase de vapor al suministrársele una cierta cantidad de calor, pudiéndose distinguir dos casos,

o Circuito abierto (vaporización directa), en donde el fluido capta el calor de la carga a enfriar y una vez ha modificado su estado ya no se vuelve a utilizar; este es el caso de algunos transportes que utilizan nitrógeno como medio de producción de frío.

o Circuito cerrado, en que a diferencia del anterior, el fluido se recupera con vistas a ser utilizado en un proceso cíclico. Como característica general de estos métodos, hay que hacer un aporte de energía al sistema y utilizar fluidos que vaporicen a baja presión.

Clasificación.

Las máquinas frigoríficas se pueden clasificar, según el sistema utilizado para la recogida de vapores, en la siguiente forma:

Máquinas de adsorción, en las que los vapores son captados mediante un absorbente sólido.Máquinas de absorción, en las que los vapores que se forman añadiendo calor al sistema, son absorbidos y recuperados mediante un absorbente líquido.

Máquinas de compresión, en las que los vapores son aspirados y comprimidos mediante un compresor y licuados en un condensador; los compresores pueden ser de émbolo o rotativos, con o sin refrigeración intermedia. Los equipos frigoríficos a base de compresores de émbolos y funcionamiento automático, son los que se utilizan casi exclusivamente en los frigoríficos industriales.Máquinas de eyección, en las que los vapores son arrastrados por el efecto Venturi que genera el paso de otro fluido a gran velocidad.

Sistemas basados en la expansión adiabática de un fluido gaseoso, en estos sistemas se consigue el enfriamiento del mismo, mediante dos tipos de máquinas:

a) Para la producción de aire líquido, (efecto Joule-Thomson)b) Las máquinas refrigeradoras de aire, en las que el aire comprimido al

expansionarse en un expansor (turbina o cilindro de trabajo), se enfría, realizando al mismo tiempo un trabajo, que puede ser aprovechado para la compresión del aire.

Sistemas basados en la elevación de la temperatura de un fluido frigorífero, En estos sistemas se utiliza un fluido frigorígeno (salmuera) que previamente se ha enfriado por algún tipo de procedimiento; durante el enfriamiento de la salmuera no se produce cambio de estado en la misma, ni tampoco cuando ésta capta calor del producto a enfriar, por lo que el calor eliminado de la carga lo toma la salmuera en forma de calor sensible.

Coeficiente de operación (efecto frigorífico).

La eficiencia de un refrigerador se obtiene en términos del coeficiente de desempeño (COP). El objetivo de un refrigerador es eliminar calor (Q) del espacio refrigerado. Para lograr este objetivo, se requiere una entrada de trabajo (Wneto).

Entonces el COP de un refrigerador se puede expresar como:

COP=salidadeseadaentradarequerida

COP=QL

W neto ,entrada

=(h1−h4 )(h2−h1 )

Esta relación también se puede expresar en forma de rada remplazado por:

COP=QL

QH−QL

= 1QH

QL

−1

Máquina de CarnotLa hipotética máquina térmica que opera en el ciclo reversible de Carnot se llama, Máquina Térmica de Carnot. La eficiencia térmica de cualquier máquina térmica reversible o irreversible, se determina mediante la ecuación como:

ηtérmica=1−QL

QH

Donde QH es el calor transferido hacia la máquina térmica desde un depósito a temperatura alta TH, y QL es el calor rechazado hacia un depósito de temperatura baja TL. Para máquinas térmicas reversibles, la relación de transferencia de calor en la relación anterior se puede reemplazar por las temperaturas absolutas de los dos depósitos, según la expresión de la ecuación anterior, la eficiencia de una máquina de Carnot o de cualquier máquina térmica reversible es:

ηtérmica=1−T L

T H

Ésta es la eficiencia máxima que puede tener una máquina térmica que opera entre los dos depósitos energía térmica a temperaturas TL y TH.

Coeficiente de Joule Thomson

μJT=( ∂T∂P )h

≈( ΔTΔP )h

Esquema del Ciclo de Refrigeración por Compresión de un VaporLos procesos del ciclo de refrigeración por compresión se presentan en los diagramas termodinámicos P- h y T- s. En este ciclo, el fluido de trabajo está inicialmente saturado o es un vapor ligeramente sobrecalentado a presiones relativamente bajas (estado 1); luego se le comprime hasta una presión elevada (estado 2).

El ciclo de refrigeración por compresión de vapor se compone de los siguientes procesos:

1-2 Compresión adiabática (s = cte)2-3 Rechazo de calor a presión constante.3-4 Expansionamiento del fluido (h = cte)4-1 Suministro de calor a presión constante

Material

Cantidad Descripción Imagen

1 Unidad de refrigeración

DR. NIETO, 18/05/15,

Debemos de tener en cuenta que es un fluido bajo presión y no podemos darnos el lujo de golpear una tubberia

2 Termómetros

CARACTERISTICAS ESTATICAS

INSTRUMENTOS RANGO RESOLUCION LEGIBILIDADT. BIMETALICO 0°C-150°C 1°C REGULAR

Desarrollo de la práctica

1. Identificamos los componentes de la unidad de refrigeración.2. Llenamos las cubetas con agua hasta cubrir la espiral de cobre.3. Encendimos la unidad de refrigeración y medimos las temperaturas a la

entrada y a la salida de cada dispositivo.4. Tomamos lectura de las presiones.5. Apagamos la unidad de refrigeración y analizamos los datos.

Resultados:

Resultados

Tiempo(min)

T1(°C)

T2(°C)

T3(°C)

T4(°C)

Tcubeta1(°C)

Tcubeta2(°C)

P(azul)(Pa)

P(rojo)(Pa)

10 (min)

24.3 26.5 25.7 28 12.9 25.1 220000 990000

Tabla No. 1 Completa: Caracterización de los estados.

De tablas:

Para la entalpia a una calidad de 1:

P (Bar) h (kJ/kg)

2.8 246.52

2.97 hx

3.2 248.66

Interpolando:

hx=(248.66−246.52 )( kJkg )(297−280) (kPa )

(320−280)(kPa)+246.52( kJkg )=247.42( kJkg )

Para la energía interna a una calidad de 1:

P (kPa) u (kJ/kg)

280 226.38

297 ux

320 228.43

Interpolando:

ux=(228.43−226.38 )( kJkg )(297−280) (kPa )

(320−280)(kPa)+226.38( kJkg )=227.25 ( kJkg )

De tablas:

Para la entalpia a una calidad de 0:

P (kPa) h (kJ/kg)

100 105.29

106.7 hx

120 115.76

Interpolando:

hx=(115.76−105.29 )( kJkg )(109.7−100)(kPa )

(120−100)(kPa)+105.29( kJkg )=110.36( kJkg )

Para la energía interna a una calidad de 0:

P (kPa) u (kJ/kg)

100 104.42

106.7 ux

120 114.69

Interpolando:

ux=(114.69−104.42 )( kJkg )(109.7−100) (kPa )

(120−100)(kPa)+104.42( kJkg )=109.4 ( kJkg )

COP=QL

W neto ,entrada

=(h1−h4 )(h2−h1 )

=247.42−103.35269.43−247.42

=6.54

COP=QL

QH−QL

= 1QH

QL

−1

QH=( 1COP

+1)QL

Si

QL=(h1−h4 )Entonces

QH=( 1COP

+1)(h1−h4 )

Por lo tanto

QH=( 16.54

+1) (247.42−103.35 )( kJkg )=166.09( kJkg )Así

ηtérmica=1−QL

QH

Si

QL=(h1−h4 )Entonces

ηtérmica=1−(h1−h4 )QH

Por lo tanto

ηtérmica=1−(247.42−103.35 )( kJkg )

166.09( kJkg )=0.13

ηtérmica=0.13

PuntoPrel

(Pa)T (°C)

Estado

h (kJ/kg)

s (kJ/kgK)

u (kJ/kg)

x

1 220000

20.45

1 247.42 0.9185 227.25 1

2 990000

26.1 2 269.43 0.9185 249.35 --

3 99000 26.5 3 110.36 0.3947 109.4 0

0 54 22000

015.7 4 110.36 0.4145 103.35 0.3

Graficar los procesos del ciclo de refrigeración en los gráficos:

P-H

T-S

Análisis de resultados

Para obtener nuestros resultados tuvimos que interpolar y obtuvimos de una forma correcta los valores. El Coeficiente de operación (COP) fue de 6.54 y la eficiencia térmica fue de 0.13. En la tabla uno obtuvimos temperaturas desde 24.3 hasta 28 °C, en cuanto a la cubeta 1 y la cubeta 2 obtuvimos 12.9 y 25.1 respectivamente. Para la parte de presiones obtuvimos 220000 y 990000 pascales, en este caso tuvimos que convertirlos ya que en el aparato estaban en bares. Obtuvimos dichos valores obteniendo un 90% de precisión de exactitud promedio en cada uno.

Conclusión

En esta práctica se cumplieron los objetivos ya que pudimos identificar los componentes de una unidad de refrigeración y representar el ciclo termodinámico en diagramas P-h y T-s. De igual manera obtuvimos las propiedades termodinámicas relevantes en ciertas partes del ciclo y por último determinamos las eficiencias de Carnot y real del ciclo. Esto aplica como en el aire acondiciona de un automóvil y lo que me interesa es como el ciclo de refrigeración se lleva a cabo con un refrigerante especial. Y tienen que ser condiciones extremadamente delicadas

practicas finales

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