Fiqui 1 Gases

UNMSM – FQIQ E.A.P. – Ingeniería Agroindustrial

Dpto. Acad. De FISICOQUIMICA a!oratorio de Fisico"uí#ica

ÍNDICE Resumen....................................... Resumen.............................................................. .............................................. .............................................. .............................................2 ......................2 Introducción...................................... Introducción............................................................. .............................................. ............................................................... ........................................ 2 Principios teóricos........................ teóricos............................................... .............................................. .............................................. .............................................3 ......................3 Datos experimentales......................... experimentales................................................ .............................................. ..............................................................5 .......................................5 Determinación de la Densidad de los Gases por el método de Victor Meyer.............5 Relación de Capacidad Calor!ica por el método de Clement y Desormes................" Resultados.......................................... Resultados................... .............................................. .............................................. .............................................................." ......................................." #$emplo de C%lculos........................................ C%lculos............................................................... ....................................................................... ................................................ & 'n%lisis y discusión de resultados........................................................................................(2 Conclusiones...................................... Conclusiones............... .............................................. .............................................. ............................................................(2 .....................................(2 Recomendaciones.......................................... Recomendaciones................... .............................................. .............................................. .............................................. ..........................(3 ...(3 )i*lio+ra!a...........................................................................................................................(3 'nexos..................................................................................................................................(, Cuestionario......................................................................................................--(,

(



1. RESUMEN #l experimento realiado es so*re los +ases/ las condiciones a las 0ue se tra*a$o !ueron una temperatura de 22 C/ una presión de 15" mm+ y una umedad relati4a de 56. 7e util utili io o el méto método do de Vct Vctor or Meye Meyerr para para dete determ rmin inar ar la dens densid idad ad de +ases +ases// el compuesto usado !ue el cloro!ormo. 8tro método usado !ue el de Clement y Desormes/ el cual sir4ió para medir la relación de capacidades calor!icas del aire/ la experiencia consistió en usar como +as al aire y o*ser4ar la 4ariación de altura del a+ua cuando se e$erca presión con el in!lador de mano. 7e alló 0ue el peso del cloro!ormo era de 9/9",3+/ adem%s tam*ién pudimos calcular el 4olume 4olumen n de a+ua a+ua desalo desalo$ad $adaa :(9.5m :(9.5m; para una altura aproximada aproximada a (9cm (9cm se o*tu4o o*tu4o una (5cm una

de (.25/ (.25/ para una altura aproximada aproximada de

de (.3",/ para una altura aproximada de 29cm se o*tu4o una

para una altura aproximada de 25cm se o*tu4o una

de (.3"( y

de (.3&/ con estos 4alores se

calculó calculó la capacidad calor!ica> calor!ica> un C4 de 5.&21 cal=mol?@ y un Cp de 1.&(, 1.&(, cal=mol@A en lo cual se o*tiene un porcenta$e de error de 2,.93 6 y (".& 6 respecti4amente. Bna de las conclu conclusio siones nes m%s importan importantes tes so*re so*re los +ases +ases es 0ue sus propieda propiedades des dependen de la temperatura y la presión. Bna de las recomendaciones m%s importantes es 0ue al calentar la ampolla se de*e calentar el *ul*o/ no el capilar/ capila r/ ya 0ue este se puede de!ormar y per$udicar el in+reso del l0uido.

2. INTRO NTROD DUCC UCCIÓN #n sus procesos producti4os/ la a+roindustria a ido empleando una +ran cantidad de +ases +ases// ya sea sea para para trata tratami mien ento toss post postco cosec seca a o para para la elim elimina inaci ción ón de pla+ pla+as as y en!ermedades. Pero la tendencia industrial apunta a conser4ar los productos 4e+etales e4itando su deterioro y prolon+ando su periodo de madure. #s de*ido a esto 0ue se ponen en relie4e caractersticas importantes de los +ases re!erentes a su acción en los 4e+etales y otros alimentos. #n este punto se ponen en relie4e +ases como el dióxido de car*ono C82/ el oxi+eno 8 2 y el etileno C 22. #l dióxido de car*ono es uno de los +ases mas utiliados en las atmós!eras modi!icadas y controladas  las atmós!eras modi!icadas y controladas se re!iere a uno de los métodos mas usados para mantener la calidad de los productos y extender su 4ida til  0ue presenta acción directa y si+ni!icati4a so*re la acti4idad micro*iana/ esto es/ un e!ecto antimicro*iano. 2



#l oxi+eno por su parte tiene trascendencia en el meta*olismo de los productos/ es as 0ue 0ue se re0u re0uier ieree *a$ar *a$ar las las canti cantida dade dess de oxi+ oxi+en eno o en las las atmós atmós!er !eras as modi modi!i !icad cadas as y controladas. 7in em*ar+o se tiene 0ue conocer tam*ién el lmite de tolerancia de cada producto para as e4itar la respiración anaeró*ica y la consecuente producción de meta meta*o *oli lito toss inde indese sea* a*le less :etan :etanol ol y aceta acetald lde ed do< o< 0ue 0ue a!ect a!ectan an las las caract caracter erst stica icass sensoriales del producto y causa el recao del consumidor. ;as ;as tecn tecnol olo+ o+a ass para para el cont contro roll de estos estos +ase +asess as como como de otro otross 4an 4an 4aria 4ariand ndo o constantemente y los costos de*ido a estas tam*ién se 4a incrementando. Pero la *uena util utili iac ació ión n de las las tecn tecnol olo+ o+a ass y su me$o me$ora rami mien ento to 4a de la mano mano con con el *uen *uen conocimiento de los +ases a controlar. #s as 0ue esta pr%ctica de !isico0umica nos dar% muestra de dos propiedades !undamentales de los +ases> la densidad y la relación de capacidades calor!icas.

3. PRIN PRINCI CIPI PIOS OS TEOR TEORIC ICOS OS 3.1 GASES GASES 7e denomina +as al estado de a+re+ación de la materia 0ue no tiene !orma ni 4olumen propio. 7u principal composición son moléculas no unidas/ expandidas y con poca !uera de atracción/ aciendo 0ue no ten+an 4olumen y !orma de!inida/ pro4ocando 0ue este se expanda para ocupar todo el 4olumen del 4olumen del recipiente 0ue la contiene. #xisten dos !ormas>

3.1.1 GASES IDEALES > #s un +as ipoté ipotético tico cuyo cuyo compor comportam tamien iento to presió presión?4 n?4olu olumen men?tem ?temper peratu atura ra puede puede explicarse completamente mediante la ecuación del +as ideal> PV E RFn siendo P la presión/ la presión/ V el el 4olumen/ 4olumen/ n el nmero de moles/ moles/ R la constante uni4ersal de los +ases ideales y ideales y F la temperatura en @el4in. #l 4alor de R depende de las unidades 0ue se estén utiliando>    

R E 9/9&2 atml atm l@ ?(mol?( si se tra*a$a con atmós!eras y litros R E &/3(,5( H@ ?(mol?( si se tra*a$a en 7istema Internacional de Bnidades R E (/&1 cal@ ?(mol?( R E &/3(,5( (9 ?(9 er+ @ ?(mol?(

3.1.2 GASES REALES ;as condiciones o postulados en 0ue se *asa la teora cinética de los +ases no se pueden cumplir y la situación en 0ue m%s se aproximan a ellas es cuando la presión y la temperatura son *a$asA cuando éstas son altas el comportamiento del +as se ale$a de tales postulados/ especialmente en lo relacionado a 0ue no ay interacción entre las molécu moléculas las de tipo tipo +ra4it +ra4itaci aciona onal/ l/ eléctric eléctricaa o electr electroma oma+né +nética tica y a 0ue el 4olume 4olumen n

3



ocupado por las moléculas es desprecia*le comparado con el 4olumen total ocupado por el +asA en este caso no se a*la de +ases ideales sino de +ases reales. Bna ecuació ecuación n de estado estado es una ecuación constituti4a para constituti4a para sistemas idrost%ticos 0ue descri* descri*ee el estado de a+re+ación de la materia como materia como una relación !uncional entre la temperatura/ temperatura/ la presión la presión// el 4olumen/ la 4olumen/ la densidad/ densidad/ la ener+a interna y interna y posi*lemente otras !unciones de estado asociadas estado asociadas con la materia. Como e$emplo ponemos la ecuación de Vander alls>

#n esta expresión/ a/ * y R son constantes 0ue dependen de la sustancia en cuestión. Pueden calcularse a partir de las propiedades las propiedades crticas de crticas de este modo.

MEDIDA DE LA DENSIDAD DE VAPOR POR EL MÉTODO DE VÍCTOR MEYER. ;a densidad :'*soluta< es una relación entre la masa por la unidad de 4olumen. #l método de Vctor Meyer para la medida de la densidad de 4apor es un método simple y de alta alta precisi precisión/ ón/ a compar comparaci ación ón de otros otros método métodoss 0ue re0uieren re0uieren aparatos aparatos m%s so!isticados. #sté método consiste en la 4olatiliación de una cantidad de masa de muestra de un l0uido y medir con una *ureta de +as el 4olumen de aire desplaado por el 4apor/ conociendo su temperatura y presión. #l aparato se muestra en el Gra!ico ( del apéndice/ es un aparato de determinación de la densidad de 4apor est%ndar. ;os c%lculos se lle4an a ca*o teniendo en cuenta solo la relación masa so*re 4olumen sin ol4idar las condiciones de presión y temperatura.

Grafico 1. #s0uema del e0uipo Vctor Meyer montado en el la*oratorio para realiar la practica.

,



Grafico 2. #s0uema del e0uipo Clement?Desormes montado en el la*oratorio para realiar la practica.

. DATO DATOS S E!PERI E!PERIME MENT NTALE ALES S TA"LA N# 1$ CONDICIONES CO NDICIONES DEL DE L LA"ORATORIO. LA"ORATORIO.

Pr%&i'()**+,-

15"

T)#C-

22

+.R

5

A. DETE DETERM RMIN INAC ACIO ION N DE LA DENS DENSID IDAD AD DE LOS LOS GA GASE SES S POR POR EL METODO DE VICTOR MEYER. TA"LA N# 2$ CUADRO DE MASAS.

/ a*0oa &%ca  ac4a ),-

9.5923

/ a*0oa co( corofor*o ),-

9.5"""

/ corofor*o ),-

9.9",3

TA"LA N# 3$ VOLUMEN DESPLA5ADO POR EL VAPOR VAPOR DEL CLORO6ORMO. CLORO6 ORMO.

V)*L-

(9.5

5



TA"LA N# $ TEMPERATURA DEL AGUA EN LA PERA.

T )7C-

2"

". RELACION DE CAPACIDADES CALORI6ICAS POR EL METODO DE CLEMENT Y DESORMES. TA"LA N# 8$ CUADRO DE VARIACION DE ALTURAS.

A9:ra& r%f%r%(cia%&)c*-

;<1)c*-

;<2)c*-

(9

(9

2

(5

(5

,

29

29

5 .3

25

25

1

8. RESU RESUL LTADOS ADOS TA"LA N# =$ C>LCULO DE LA DENSIDAD DE GASES.

Pr%&i'( ?aro*@9rica corr%,ia )**+,-

159

Vo:*%( corr%,io a C.N.)*L-

.,"

%B0%ri*%(9a % a0or % corofor*o ),L-

".11

9%'rica % a0or % corofor*o ),L-

5.31&

TA"LA N# $ C>LCULO DE LA RELACION DE CAPACIDADES CALORI6ICAS DEL GAS )AIRE-.

A9:ra& r%f%r%(cia%&)c*-

;<1)c*-

;<2)c*-



(9

(9

2

(.25

"



(5

(5

,

(.3",

29

29

5.3

(.3"(

25

25

1

(.3&

TA"LA N# F$ CALCULO DE C0  C E!PERIMENTALES.

EB0%ri*%(9a C)ca*oH-

5.&21

C0)ca*oH-

1.&(,

TA"LA N# $ CALCULO DEL PORCENTAJE PORCENTAJE DE ERROR DE C  C0.

T%'rica

EB0%ri*%(9a

Error

C)ca*oH-

,."1

5.&21

2,.93

C0)ca*oH-

"."&,

1.&(,

(".&

TA"LA N# 1K$ CALCULO DEL PORCENTAJE DE ERROR DE .



T%'rico

EB0%ri*%(9a

 Error

(.,2

(.3,(

5.5"

TA"LA N# 11$ CALCULO DEL PORCENTAJE DE ERROR DE LA DENSIDAD DEL VAPOR DEL CLORO6ORMO.

M:%&9ra

% a0or % corofor*o),L-

T%'rico

5.31&

EB0%ri*%(9a

".11

 Error

2".3&

=. EJEM EJEMPL PLO O DE C>LC C>LCUL ULOS OS 1



EJEMPLO DE CALCULOS EN LA TA"LA N# =.  Pr%&i'( ?aro*@9rica corr%,ia. Btiliando los datos de la Fa*la JK ( calculamos la presión *arométrica corre+ida.

PL* E P*  :(99  <N (99 Donde> PL* E Presión *arométrica corre+ida P* E Presión *arométrica  E umedad relati4a N E Presión de de 4apor de a+ua a temperatura am*iente. am*iente.

PL* E 15".99 15 ".99 mm+  :(99  5< x (.&,(, ( .&,(, 1mm+ E 159 mm+ (99 

Vo:*%( % air% %&0aao a co(icio(%& Nor*a%&. Volumen desplaado por el +as E (9.5m; F a+ua en la pera :OC< E 2" E 2K@ :P< x :V< = :F<

experimental a C. normales

E :P< x :V< = :F<

experimental a C. tra*a$o

:1"9 x V CJ = 213< E :159 x (9.5 = 2< VCJ E .," m;



D%9%r*i(aci'( % a %(&ia %B0%ri*%(9a % a0or % corofor*o a CN iii%(o a *a&a %(9r% % o:*%( corr%,io.  experimental E * E 9.9",3+ x (999 m; E ".11 +=; V .," m; (;

Donde> Masa del +as E 9/9",3 + Volumen de 4apor experimental a CJ E .," m;

( ttp>==.4axaso!tare.c ttp>==.4axaso!tare.com=docQedu=0ui=p42o.pd! om=docQedu=0ui=p42o.pd!

&





D%9%r*i(aci'( % a %(&ia 9%'rica % a0or % corofor*o a co(icio(%& (or*a%& :&a(o a %c:aci'( % "%r9<%o9. M E Peso molecular del cloro!ormo E ((.5( +=mol R E 9/9&2 atm.;=mol.O@ P/ F E Presión/ temperatura del +as a CJ/ ( atm /213K@ Pc del cloro!ormo E 5, 2 atm Fc del cloro!ormo E 2"3.2 KC 2 E 53"., @

E

( x ((.5 . 2 213 x 9.9&2 ( S  x ( x 53"., x :(  " x 53".,
 E 5.31&+ = ;

EJEMPLO DE CALCULOS EN LA TA"LA N# . 

D%9%r*i(aci'( % a R%aci'( % a& ca0acia%& caor4fica& 0ara caa a9:ra i(icia.

  <1 <1  <2 Para una altura re!erencial de (9 cm>

 

(9 (9 ? 2

E (.25

De la mism mismaa mane manera ra calc calcul ulam amos os para para las las dem% dem%ss altu altura rass re!er re!eren enci ciale aless :4er :4er F');' JK1<.

EJEMPLO DE C>LCULO EN LA TA"LA N# F. 

+aa(o C0  C %B0%ri*%(9a

Calculo de 

0ro*%io

 )(.25 S(.3",S(.3"(S(.3&<=, E (.3,(

 0ro*%io  Cp = C4





(

Fa*la Periódica de los elementos 0umicos. #dit. Mily In!ormación Fecnoló+ica Vol. 5 (, Pa+. 1,

2

allamos CV

C0C  1.31

C0  1.31BC  )1-

C0  C Q R

C0  C  R  )2-

Donde> R  1.F ca*o H

C0  C E(.&1 cal=mol @ (.3,(C  C E (.&1 cal=mol @ C E (.&1 cal=mol @ 9.3,(

C E 5/&21cal=mol @ 'ora allamos Cp

C0 E C Q R C0 E 1.&(, cal=mol @ EJEMPLO DE C>LCULO EN LA TA"LA N# . 

+aa(o % C0  C 9%'rico& ?

Por teora/ se tiene>

:Cp teórico<+as medo E Cp J2xU J2 S Cp82xU82 S Cp'r xU xU'r S S CpC82xUC82 S Cp29xU29-:I< ?

allando el Cp teórico de los %tomos predominantes/ existentes en el +as medo :+as poliatómico<. Cp J2 E 'xR-..:i< Donde> '( > coe!iciente de re+resión R > constante :(.&1cal=mol.@< Cp J2 E 3.2&9 x (.&1cal=mol.@< Cp J2 E ".52cal=mol.@ Btiliando la misma ecuación :i Cp82 E 1.23cal=mol.@ CpC82 E (9.&,cal=mol.@ Cp28 E ".&cal=mol.@

(

Propiedades !isicas y termodinamica t ermodinamicass de sustancias de uso !recuente en la !isico0umica.

(9



2

Cp'r E E ,.& cal=mol.@ Porcenta$es de los componentes en el aire 3>

?

U J2 E 9.1&9 U82 E 9.293 U'r E E 9.993 UC82 E 9.993 U:Je/e/@r/Vapor de a+ua< E 9.9992 Reemplaando en :I<

?

:Cp teórico<+as medo E ".52x9.1&9 S 1.23x9.293 S ,.&x9.993 S (9.&,x9.993 S ".&x9.9992 :Cp teórico<+as medo E "."&, cal=mol.@ Por teora se tiene tam*ién>

?

R E Cp  C4 (.&1cal=mol.@ E "."&,cal=mol.@  C4 C4 teórico E ,."1cal=mol.@

 9%'rico  Cp = C4 E (.,2

?



+aa(o % 0orc%(9a% % %rror % C0  C . Bsando los datos experimentales y teóricos de la ta*la nK & y nK  respecti4amente. C4 E ,."1 cal=mol @ Cp E "."&, cal=mol @ i.

Porcen centa$e a$e de de er error de de C4 C4>

ii.

6# E :,."1  5.&21< x(99 E 2,.93 6 ,."1 Porcen centa$e a$e de de er error de de Cp Cp> 6# E :"."&,  1.&(,< x (99 E (".& 6 "."&,

EJEMPLO DE C>LCULO DE LA TA"LA N# 1K. 

+aa(o 0orc%(9a% % %rror % a& ca0acia %& caor4fica&. Bsando  experimental y  teórico de la F');' JK (9.

6# E :(.,2  (.3,(< x (99 E 5.5"6 (.,2

2

Pons Muo. IV edición/ pa+. 13/ t a*la 2.2 Pons Muo. IV edición/ pa+. 5"

3

((



EJEMPLO DE C>LCULO EN LA TA"LA N# 11 

+aa(o 0orc%(9a% % %rror % a %(&ia % a0or % corofor*o. Bsando Bsando la densid densidad ad teóric teóricaa y experim experimenta entall del cloro! cloro!orm ormo o o*teni o*tenidos dos en la F');' JK ".

6# E :5.31& ".11< x (99 E 2".3& 6 5.31&

. AN>LISIS AN>LISIS Y DISCU DISCUSIÓN SIÓN DE RESUL RESULT TADOS 

Para la determinación de la densidad de los +ases por el método de VICF8R M#W#R se o*tu4o un 4olumen desalo$ado por la muestra l0uida :cloro!ormo< de (9.5m; el cual al comparar con datos de densidad teórica se o*tu4o un porcenta$e de error de 2".3&6.



Para colocar la muestra 4ol%til ay 0ue +enerar un 4aco en la ampolla para el in+reso del l0uido.



Para Para colo coloca carr el l0u l0uid ido o 4ol%t 4ol%til il :clor :cloro! o!or ormo mo<< en el e4ap e4apor orad ador or de*e de*emo moss determinar antes el ran+o en 0ue 4ara el 4olumen desalo$ado del aire 0ue se dilata en el e4aporador esto no de*e 4ariar de 9.2m; para ello acemos 4arias mediciones.



;a causa del porcenta$e de error en al+unos casos es de*ido al perder una cierta masa de muestra :cloro!ormo< al momento de 0ue*rar el capilar/ trayendo como consecuencia la 4ariación de los resultados.



Para allar el Cp teórico se tu4o 0ue allar el Cp del aire medo para ello ten tenam amos os 0ue 0ue ayud ayudarn arnos os de las las cond condic icio ione ness en 0ue 0ue se enco encont ntra* ra*aa el 6 de umedad del la*oratorio/ ya 0ue teóricamente no se encuentra el Cp del aire medo.



Para la determinación de la capacidad calor!ica por el método de C;#M#JF D#78RM#7 se o*tu4o 0ue el porcenta$e porcenta$e de error de C4 y Cp es de 2,.936 y (".&6 respecti4amente/ este mar+en de error se de*e a di4ersos !actores como> no o*tener una *uena lectura de las alturas/ tam*ién por0ue se pudo li*erar aire a la ora de e$ercer presión con el in!lador.

F. CO CONC NCL LUSIO USIONE NES S 

Bna de las conclusiones m%s importantes so*re los +ases es 0ue sus propiedades dependen de la temperatura y la presión.

(2



8*ser4ando los 4alores de la ta*la JK & se concluye 0ue la Cp :capacidad a presión constante< es mayor 0ue la C4 :capacidad a 4olumen constante<.  #l método de Victor Meyer es sencillo y con4eniente para la determinación de pesos moleculares de sustancias 0ue pueden pasarse al estado l0uido. 



#l *uen conocimiento de las partes constituti4as de un +as nos da una me$or 4isión de su comportamiento dentro de un sistema.



#l método de Victor Meyer es *ueno para delimitar los pesos moleculares y as poder o*tener la densidad del +as usado con una una +ran aproximación al 4alor real.



#l prom promed edio io de un nme nmero ro dete determ rmin inad ado o de medi medici cion ones es lle4 lle4aa a una una me$o me$or r aproximación de la relación de capacidades calor!icas.

. RECO RECOME MEND NDAC ACIO IONE NES S 

'l calentar la ampolla calentar el *ul*o/ no calentar el capilar ya 0ue este se puede de!ormar y per$udicar el in+reso del l0uido.



Cuando el cloro!ormo se e4apora mantener la lla4e de la *ureta a*ierta.



Medir Medir exactam exactamente ente las altura alturass en el experim experimento ento para para determ determina inarr capaci capacidad dad calor!ica.



#4itar 0ue 0uede aire dentro de la ampolla al introducir el cloro!ormo.

1K. "I"LIOGR "I"LIOGRA6ÍA A6ÍA 

;oreno acorro Rui. “Curso de Fermodin%mica/X Fermodin%mica/X : pa+. ,2/ ta*la <



Pons Muo Yisico0umicaX/ Cuarta edición/ pa+.13/ ta*la 2.2



Raymond Can+. YZuimicaX/ 7éxta edición/ editorial Mc Gra ill Pa+.(&&.

 

Fa*la Periódica de los elementos 0umicos. #dit. Mily In!ormación Fecnoló+ica Vol. 5 (, Pa+. 1,



ttps>==.u?cursos.cl=in+enieria=2991=2=I22'=(=materialQdocente=o*$eto=(,91(9



ttp>==.+eocities.com=ocop=+asesQ.tml



li*ros.redsauce.net=Fermodinamica=PDs=Capitulo,.pd!

 personales.ya.com=uni4ersal=F personales.ya.com=uni4ersal=Fermo ermoe*=F e*=Fermodinamica=PDs=Capitulo,.pd! ermodinamica=PDs=Capitulo,.pd!  

ttp>==.!in+.uncu.edu.ar=catedras=termodinamica=teoria?termo=aire 629umedo629teoriaQ299Q*yn.pd! ttp>==.4axaso!tare.com=docQedu=0ui=p42o.p ttp>==.4axaso!tare.com=docQedu=0ui=p42o.pd! d!

(3



11. ANE!OS ANE!OS 11.1 CUESTIONARIO a- D%&cri?% D%&cri?% ?r%%* ?r%%*%(9% %(9% a& i*i9acio( i*i9acio(%& %& % *@9oo % Vic9or Vic9or M%%r M%%r 0ara 0ara a %9%r*i(aci'( % :( ,a&. #n el método de Vctor Meyer el l0uido e4aporado se desplaa el aire de un recipiente mantenido a temperatura ele4ada y constante/ si *ien el 4olumen de aire desplaado se mide a temperatura am*iente. #n ciertas modi!icaciones de este método el 4olumen se mantiene constante y es el incremento de presión lo 0ue se mide mide en su lu+ar lu+ar.. ;a propia propia *alan *alanaa de empu$e empu$e :con4e :con4enie niente ntemen mente te calent calentada ada<< puede puede adapta adaptarse rse tam*ié tam*ién n para para medir medir densid densidade adess de 4apore 4aporess y a in4alidado a estos 4ie$os método. '0u '0u mencionamos al+unas limitaciones> a< ;a ampolla 0ueda tra*ada en la ona superior del tu*o de 4aporiaciónA *< 7e comete un error en la pesada o*teniendo un 4alor 4alor menor al realA c< #l punto de e*ullición del l0uido del *a[o cale!actor es in!erior al de la sustancia pro*lema.

?- EB0i:% EB0i:% % %f%c9o %f%c9o % a a9:ra %( :( ca*0o ,rai9a ,rai9acio( cio(a a &o?r% &o?r% a 0r%&i'( 0r%&i'( % o& ,a&%&. ;a altit altitud ud so*r so*ree el ni4e ni4ell del del mar mar/ / tien tienee un impo importa rtant ntee e!ect e!ecto o so*r so*ree las las condicion condiciones es en las 0ue se encuentra encuentra el aire y so*re su composición. composición. 'dem%s 'dem%s de las 4ariaciones de temperatura propias de las distintas capas de la atmós!era/ la presión del aire disminuye a medida 0ue crece la altitud del punto de medida/ de*ido a la reducción del peso de la columna 0ue soporta por encima/ reducción 0ue se de*e tanto a la menor altura de la columna columna como a la menor densidad/ densidad/ r/ del aire 0ue la ocupa. M%s concretamente/ la 4ariación de la presión a lo lar+o de un elemento di!erencial de altura es de*ida al peso del aire 0ue ocupa ese elemento por unidad de sección/ es decir>

Este doble efecto de la disminución de la presión y de la densidad no es la única consecuencia de la altud que pueda afectar al desarrollo de acvidades humanas. Además, debido al diferente peso molecular de los componentes del aire, éste varía tambi también én su compo composic sición ión.. En un elemen elemento to difere diferenci ncial al de volum volumen, en, este este cambi cambio o de composici composición ón es causado causado por la variación de la presión parcial de cada component componente e i, enerada como consecuencia de su diferencia de peso con respecto al de la me!cla de ases. "iendo ni el número de moles y #$i el peso molecular del componente i%

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Jo es o*$eto de la psicrometra estudiar las condiciones del aire m%s all% de la trop tropos os!e !era/ ra/ pero pero s con4 con4ie iene ne al meno menoss cono conocer cer 0ué 0ué ocur ocurre re en el espeso espesor r atmos!érico en el 0ue puede existir po*lación umana. Para ello/ es necesario aceptar al+unas ipótesis en relación a las si+uientes cuestiones>

Co*0or9a*i%(9o 9%r*oi(*ico % air% &a hipótesis más habitual en psicrometría es suponer comportamiento de as ideal, ya que el factor de compresibilidad del aire, cuando la presión es inferior a ' atm y la temperatura rara ve! sobrepasa los límites ()*+,+- /, es muy pró0imo a la unidad, y por tanto, tanto, el error comedo al considerarlo como as perfecto es muy peque1o. E0presada en función de la densidad, r, la ecuación de estado del as ideal 2siendo 3a la constante másica del aire4%

P%rfi 9@r*ico % a co:*(a % air% ;a ipótesis m%s sencilla consiste en suponer 0ue la temperatura es uni!orme al 4ariar la altitud :columna isoterma<. 7in em*ar+o/ esta ipótesis puede no ser muy precisa ya 0ue es conocida la reducción de temperatura del aire con la alti altitu tud d a lo lar+ lar+o o del del espes espesor or de la trop tropos os!e !era ra :al+o :al+o m%s m%s de (9 \m<. #sta redu reducc cció ión n pued puedee mani mani!es !esta tarse rse// *ien *ien supo suponi nien endo do una una tasa tasa de en!ri en!riam amien iento to constante :puede tomarse/ por e$emplo/ ".5 @=\m/ o *ien un per!il trian+ular con una temperatura constante de 55KC a ((999 m de altitud :Conan/ (9<. #n cual0uier caso/ en el ran+o de altitud a*ita*le/ la +ran cantidad de !actores 0ue pueden in!luir so*re la temperatura del aire ace muy di!cil disponer de ipótesis adecuadas. De*e tenerse presente/ por tanto/ 0ue las expresiones 0ue si+uen si+uen permiten permiten sólo o*tener 4alores orientati4os/ orientati4os/ y 0ue las 4ariaciones 4ariaciones locales de temperatura pueden corre+ir dicos 4alores. 7uponi 7uponiend endo o compor comportam tamien iento to del aire aire como como +as ideal/ ideal/ las 4ariaci 4ariacione oness de la presión con la altitud y de la !racción ! racción molar del componente i :Ui< con la altitud se trans!orma en las si+uientes si+uientes ecuaciones/ ecuaciones/ la primera primera de las cuales es conocida como ecuación idrost%tica>

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"iendo 3 la constante universal de los ases, y 3a la especí5ca del aire. "i se supone un per5l isotermo de la columna de aire, la interación de estas ecuaciones desde la altud del nivel del mar 2subíndice +4 hasta una altura enérica conduce a sendas leyes e0ponenciales%

$ientras que si se supone un per5l trianular d678d!, la interación de las anteriores ecuaciones diferenciales da como resultado leyes de po potencial%

&os resultados de presión ambiental obtenidos con ambas hipótesis se representan en la 9i. ' para valores de altud en el rano habitable. &as líneas connuas representan la columna isoterma a )*+, )'+, +, '+ y *+/ de aba:o hacia arriba respecvamente. Al iual iual que en las siuie siuient ntes es 5uras 5uras,, los result resultado adoss obteni obtenidos dos ba:o ba:o la hipót hipótesi esiss de columna isoterma corresponden a diversos valores de la temperatura de ésta, mientras que los obtenidos con columna trianular corresponden a una temperatura de *+/ a cota cero con vérce en ;/ a cota ''+++ m.

i+. (> #!ecto de la altitud so*re la presión atmos!érica. Columna isoterma :]< y columna trian+ular :???< con F :E9< E 29KC

("



#n esta !i+ura se aprecia un e!ecto m%s nota*le al 4ariar la presión con la altitud 0ue 0ue al 4ari 4ariar ar la temp temper erat atur ura/ a/ lo 0ue 0ue se corr corres espo pond ndee con con los los resu result ltad ados os experimentales de 7oares y 7odré/ :2992<. En concreto, la fracción molar de o0íeno en el aire disminuye con la altud, al ser el o0íeno 2#$<*7=* >?>mol4 más pesado que el aire 2#$a@* >?>mol4, tal y como se observa en la 9i. *, al aplicar las dos hipótesis de per5l térmico planteadas. &as líneas connuas representan la columna isoterma a )*+, )'+, +, '+ y *+/ de aba:o hacia arriba arriba respec respecva vamen mente. te. Be otro otro lado, lado, la fracci fracción ón molar molar del nitró nitróeno eno aument aumenta a lierament lieramente e al ser alo más liero liero que el aire. &a compensaci compensación ón de estos estos dos efectos efectos hace que las variaciones del peso molecular del aire seco sean muy peque1as.

i+. i+. 2> #!ect #!ecto o de la alti altitu tud d so*r so*ree la !racc !racció ión n mola molarr de ox+ ox+en eno. o. Colu Column mnaa isot isoter erma ma :] :]<< y columna trian+ular :???< con F:E9< E 29KC

;a concentración m%sica de ox+eno en el aire :C82< disminuye con la altitud/ tanto por0ue se reduce su !racción molar en el aire como por0ue cae la densidad de éste. En efecto% :((< "ustuyendo en esta fórmula las e0presiones, obtenidas con la hipótesis de columna isoterma, de la variación de la presión y la fracción molar de o0íeno, ecuaciones 2C4 y 2D4 respecvamente y escribiendo el resultado en función de la concentración de o0íeno a cota cero%

:(2< y haciendo lo propio a parr de las e0presiones obtenidas con la hipótesis de columna trianular, trianular, ecuación 24 y ecuación 2'+4%

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:(3<

;a i+. 3 muestra 0ue a medida 0ue la altitud aumenta la concentración de ox+eno disminuye/ cual0uiera 0ue sea la temperatura am*iental. #n la !i+ura las lneas continuas representan la columna isoterma a ?29/ ?(9/ 9/ (9 y 29KC respecti respecti4am 4ament entee de arri*a arri*a acia acia a*a$o. a*a$o. ;a reducc reducción ión en la concen concentra tració ción n de ox+eno es menos pronunciada al aplicar la ipótesis de columna trian+ular. En cual cualqu quie ierr caso caso,, de los los dos dos efec efecto toss que que cont contri ribu buye yen n a la dism dismin inuc ució ión n de la concentración de o0íeno con la altud, el más importante es, con diferencia, el efecto de la presión. #ero además, es necesario indicar que los cambios de fracción molar 2consecuencia de un proceso de difusión molecular4 son normalmente inapreciables, debido debido a la prepon preponder deranc ancia ia de los movimi movimient entos os convec convecv vos os macros macroscó cópic picos os que despla!an los ases vercalmente 2Fayne, *+++4.

i+. 3> #!ecto de la altitud so*re la concentració concentración n de ox+eno. ox+eno. Columna Columna isoterma isoterma :]< y columna trian+ular :???< con F :E9< E 29KC

c- A0icacio A0icacio(%& (%& % a& 0ro0i% 0ro0i%a%& a%& % o& ,a&%& ,a&%& a a A,roi(: A,roi(:&9ria &9ria ;os +ases tienen mltiples aplicaciones. 7on utiliados para acelerar o !renar procesos/ calentar/ en!riar/ alterar y preser4ar productos. 7on ^tra*a$adores in4i in4isi si*l *les es^^ 0ue 0ue lle4 lle4an an ca*o ca*o ser4 ser4ic icio ioss in4a in4alu lua* a*le less para para el om* om*re re y el medioa medioam*i m*ient ente/ e/ tales tales como> como> manten mantener er !rescos !rescos los alimen alimentos/ tos/ ayudar ayudarnos nos a respirar/ y limpiar y me$orar la calidad del a+ua/ entre otros. #n suma/ los +ases est%n in4olucrados en el mantenimiento de la salud y el me$oramiento de la calidad de 4ida. ' las anteriores de!iniciones ay 0ue a[adir otras 0ue acen re!erencia a la utiliación propiamente dica de los +ases/ 0ue son las si+uientes>

(&



Ga& i(:&9ria$ ;os principales +ases producidos y comercialiados por la industria.

M%ca& % ,a&%& i(:&9ria%& > '0uellas meclas de +ases 0ue por su 4olumen de comercialiación y su aplicación/ tienen el mismo tratamiento 0ue los +ases industriales.

M%ca M%ca&& % cai?r cai?rac aci'( i'($$ Mec Mecla la de +ases +ases// +ene +enera ralm lmen ente te de prec precisi isión ón// utilia utiliados dos para para la cali*r cali*raci ación ón de anali analiado adores/ res/ para para tra*a$o tra*a$oss espec! espec!ico icoss de in4esti in4esti+aci +ación ón u otras otras aplica aplicacio ciones nes concret concretas/ as/ 0ue re0uie re0uieren ren cuidad cuidado o en su !a*ricación y utiliación.

(

Fiqui 1 Gases

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