UNIVERSIDAD UNIVERSI DAD CAT C ATÓLICA ÓLICA BOLIVIANA BOLIV IANA “SAN PABLO” PABLO” Facultad de Ingeniera La!"rat"ri" de Ter#"din$#ica T%cnica&IND '() Se#e*tre+ II&(,')
-EDIDA DE LA CURVA DE PRESIÓN DE VAPOR DE A.UA
E*/a0a Re1"ll" Natalia .a!riela Far2$n .3#e4 .arca Andr%* Paralel" ( de ''+,, a '(+5, ,'&''&')
1
Resumen.- En este trabajo se presenta el informe de laboratorio correspondiente a la medida de la curva de presión de vapor de agua. En la temperatura y presión de saturación ocurre la
ebullición de una sustancia pura. Para cada presión de saturación existe un único valor de temperatura de saturación y viceversa. Para esta práctica los objetivos incluyeron determinar la relación entre la presión y la temperatura de vapor saturado, con los datos experimentales de la presión manomtrica y reali!ar las gráficas correspondientes. "a metodolog#a experimental consistió en tomar datos de la presión del manómetro al mismo tiempo se tomó datos de la temperatura $asta una determinada presión de %,& bar. Posteriormente, respecto a los cálculos con la ayuda del mtodo de interpolación se $alló los volúmenes correspondientes de l#'uido y vapor saturado respecto a la presión para la primera parte y respecto a la temperatura para la segundo parte.
Indice 1. Objetivos................................................................................... 3 2. Fundamento teórico.................................................................... 3 a. Modelo físico simplicado.................................................................. 3 b. Hipótesis...........................................................................................3
3. Diseño de la práctica..................................................................3 a. Variables y parámetros......................................................................3 b. Elección del sistema.......................................................................... 4 c.
Hoja de datos.................................................................................... 4
d. Equipo y materiales...........................................................................4 e. esarrollo de la práctica.................................................................... 4
4. Realización de la práctica............................................................4 a. atos e!perimentales........................................................................4 b. "bser#aciones................................................................................... $
. !nálisis de datos " resultados..................................................... a. %álculos............................................................................................ $ b. &rácas............................................................................................$ c.
iscusión y conclusiones.................................................................... '
#. Re$erencias................................................................................ #
2
Para la #a6"ra de la* *u*tancia* la* relaci"ne* entre la* /r"/iedade* ter#"din$#ica* *"n de#a*iad" c"#/le=a*: c"#" /ara e8/re*ar*e /"r #edi" de ecuaci"ne* *i#/le*7 P"r tant": la* /r"/iedade* *e /re*entan en la 2"r#a de ta!la*7 Para e*ta /r$ctica *e utili4ar"n ta!la* de 1a/"r /ara deter#inar l"* 1"l>#ene* e*/ec2ic"* de l;uid" 6 1a/"r *aturad" de/endiend" de la te#/eratura " de la /re*i3n77 La* ta!la* de /r"/iedade* de "tra* *u*tancia* *e utili4an de la #i*#a #anera7 Para cada *u*tancia: la* /r"/iedade* ter#"din$#ica* *e li*tan en #$* de una ta!la7 Se /re/ara una ta!la /ara cada regi3n: c"#" la* de 1a/"r *"!recalentad": l;uid" c"#/ri#id" 6 *aturada
(. )bjetivos
Deter#inar la relaci3n entre la /re*i3n 6 la te#/eratura de 1a/"r *aturad"7 b. Deter#inar la /re*i3n a!*"luta del #edi" c"n la a6uda de la /re*i3n !ar"#%trica en La Pa4 6 la /re*i3n del #an3#etr"7 c. Reali4ar tre* gr$2ica* c"n "* dat"* e8/eri#entale*+ Pre*i3n a!*"luta 9 Te#/eratura: Te#/eratura 9 V"lu#en del l;uid" 6 1a/"r *aturad" 6 2inal#ente Pre*i3n a!*"luta 9 V"lu#en del l;uid" 6 1a/"r *aturad"7 a.
&. *undamento teórico
Una sustancia pura e* a;uella ;ue tiene *u c"#/"*ici3n ;u#ica <"#"g%nea 6 c"n*tante7 La *u*tancia /ura /uede /re*entar*e en di*tinta* 2a*e*+ *3lid": l;uid" 6 ga*e"*a7 De/endiend" de l"* 1al"re* de /re*i3n 6 te#/eratura una *u*tancia /uede e*tar c"#" *3lid": l;uid" " 1a/"r " /re*entar*e en d"* " tre* 2a*e* a la 1e47 En el e*tudi" de la *u*tancia /ura *e t"#a c"#" e=e#/l" el agua /"r *er una *u*tancia #u6 2a#iliar7 a.
a. odelo f#sico simplificado
Figura N°1 muestra el modelo utilizado en la práctica, incluye la caldera de Marcet.
b. +emperatura de saturación y presión de saturación
b. ipótesis
La te#/eratura 6 /re*i3n de *aturaci3n *"n a;uella* en d"nde "curre la e!ullici3n de una *u*tancia /ura7 Para cada /re*i3n de *aturaci3n e8i*te un >nic" 1al"r de te#/eratura de *aturaci3n 6 1ice1er*a7 Para el agua: a una /re*i3n de ','75? @Pa la te#/eratura de *aturaci3n e* ',,C7 La gr$2ica de P*at c"ntra T*at da una cur1a caracter*tica /ara cada *u*tancia /ura 6 *e c"n"ce c"#" cur1a de *aturaci3n de l;uid"& 1a/"r7
-
Al au#entar la te#/eratura de una *u*tancia /ura *u /re*i3n au#enta /"r;ue la energa cin%tica de *u* #"l%cula* *e incre#enta 6 la 2uer4a e=ercida c"ntra el reci/iente ;ue la c"ntiene ta#!i%n7
. /ise0o de la práctica a. 1ariables y parámetros 1ariables
c. +ablas de propiedades de sustancias puras
Te#/eratura 3
2ota ción T
3nida des
*órmula
℃
&
Pre*i3n a!*"luta
Pab
Kpa Pabs= Pba
+67"6 (. /6+)8 E9PER:E2+6"E8
b. Elección del sistema
-
Agua de*tilada c"ntenida en una caldera de -arcet7 En el ca*" del agua e* un *i*te#a a!iert" /"r;ue *e t"#3 l"* dat"* durante la e!ullici3n del agua7
c. oja de datos
&
Ane8ada en la /arte de atr$*7
d. E'uipo y materiales 4antida d ( -
& &
&
& &
+;=4<
Pabs;bar<
Pabs;>pa<
( (:( (:) 5:( 5: 5:) 5: :( : :) : ? ?:(
'( '() '5, '5 '( '5 ' '? ' '?, '?( '?5 '? '),
(:)(( (:(( 5:((( 5:(( :,(( :((( :(( :)(( :(( ?:,(( ?:((( ?:(( ?:)(( ?:((
()(:') ((:') 5((:') 5(:') ,(:') ((:') (:') )(:') (:') ?,(:') ?((:') ?(:') ?)(:') ?(:')
+67"6 &. /6+)8 +E)R:4)8
aterial
2otación Presión baromtrica de "a Pa!7olivia
Caldera de -arcet Agua
e. /esarrollo de la práctica
&
Pman;bar<
Pbar
1alor
,7)(')
3nidad
!ar
+67"6 . 1)"3E2E8 E8PE4:*:4)8 RE8PE4+) 6 "6 PRE8:)2
Se instaló la caldera de Marcet correctamente como se muestra en la fgura 1. Se colocó agua dentro de la caldera de Marcet. Se conectó el aparato y se prestó atención a las presiones mostradas en el manómetro. Cuando la presión marco 2 bar se anotó la temperatura respectiva mostrada en el termómetro. Se realizó una toma de datos cada 0.2 bar y se registró la temperatura correspondiente. Cuando la presión llego a .2 bar se fnalizó la toma de datos y se desconectó el e!uipo
1li',sat;cm?g<
1vap,sat;cm?g<
':,)? ':,') ':,? ':,' ':,( ':,? ':, ':,? ':,') ':,5( ':, ':,)? ':,, ':,)
):(,? )':'?'( ?)?:?(? (:(,( ?:5 5: (,:',? ,5:5,) 5:? 5(:?,? 5?:5? 5):??5 55?:5(5 5(:')(
+67"6 5. 1)"3E2E8 E8PE4:*:4)8 RE8PE4+) 6 "6 +EPER6+3R6 1li',sat;cm?g< 1vap,sat;cm?g<
':,), ':,)), ':,,, ':,,
5. Reali!ación de la práctica a. /atos experimentales
"
(:, :, )):', ?5):,
':,(, ':,?, ':,, ':,, ':,, ':,', ':,5, ':,), ':',,, ':',(,
e8/eri#ental#ente n" *e enc"ntra!a en ta!la*7
(:5, ?:, ?:, (5:,? '(:, 5(:, 55:(, 5):,? 5(':, 5,):,
La* inter/"laci"ne* *e reali4ar"n e#/leand" la *iguiente 2"r#ula7 V ma−¿ V
me
P , T ma− P ,T me ¿ ¿ V =−1∗¿
D"nde+
b. )bservaciones
A #edida ;ue *e reali4a!a el e8/eri#ent" el e;ui/" /re*ent3 /r"!le#a*7 Se "!*er13 ;ue la /re*i3n #an"#%trica *e detu1" en ?7( !ar de!id" a ;ue e8i*ta una 2uga de agua cau*ada /"r;ue el e;ui/" e*ta!a #al en*a#!lad"7
V ma
+ V"lu#en #a6"r al re;uerid"7 c#5GgH
V me
+ V"lu#en #a6"r al re;uerid"7 c#5GgH
P ,T ma
+ Pre*i3n " te#/eratura #a6"r /a
" JCH P ,T me
%. 6nálisis de datos y resultados
+ Pre*i3n " te#/eratura #en"r /a
" JCH
En e*ta *ecci3n *e
V
+ V"lu#en re;uerid" c#5GgH
P ,T
+ Pre*i3n " te#/eratura del 1"lu#en re;uerid"7 /a " JCH
a. 4álculos. 4álculo de la presión absoluta@
b. Aráficas. |¿|= Pman
i
+ P atm (1 )
.RKFICA PRESIÓN TE-PERATURA
P¿
D"nde+ |¿|
P¿
Patm
#00 $%&' ( 0.01&)2 * #.+& - ,1".", 0 ( 0.++
+ Pre*i3n a!*"luta7
Pmani
ABSOLUTA VS7
00
+ Pre*i3n #an"#%trica7
"0
,resion absoluta )-pa+
+ Pre*i3n at#"*2%rica7
"00 30
4álculo de los volúmenes espec#ficos@
300
Para deter#inar l"* 1"l>#ene* e*/ec2ic"* del l;uid" 6 1"lu#en *aturad" *e reali4ar"n inter/"laci3n en la #a6"ra de l"* ca*"*7 E*t" *e
20 120
1"0
1#0
(emperatura )*%+
.RKFICA TE-PERATURA VS7 VOL-EN DE LMUIDO SATURADO: VAPOR SATURADO $%&' ( -. ( 0
c. /iscusión y conclusiones
En e*te la!"rat"ri" *e l"gr3 deter#inar la relaci3n entre /re*i3n 6 te#/eratura /"r #edi" de la cur1a de /re*i3n de 1a/"r de agua7 Para e*t" *e deter#in3 la /re*i3n a!*"luta del #edi" 6 *e reali4ar"n tre* gra2ica* una en la ;ue *e "!*er1a la relaci3n entre /re*i3n 6 te#/eratura: "tra ;ue #ue*tra la relaci3n entre /re*i3n a!*"luta 6 1"lu#en e*/eci2ic" del l;uid" 6 1a/"r *aturad" 6 la ulti#a en la ;ue *e 1e la relaci3n entre te#/eratura 6 1"lu#en e*/eci2ic" del l;uid" 6 1a/"r *aturad"7
2"0 220 200
(emperatura )*%+ 1/0 1#0 1"0 120 0
2
"
#
/ 10 12
Volumen de liquido sat. y del #apor sat )cm3/+.
.RKFICA PRESIÓN ABSOLUTA VS7 VOL-EN DE LMUIDO SATURADO: VAPOR SATURADO $%&' ( -. ( 0
B. Referencias
&
#00 0 00 "0
,resion absoluta )-pa+
-ediante el an$li*i* de la /ri#era gra2ica *e c"#/r"!3 la
"00 30 300 20 0 2 " # / 10
Volumen de liquido sat. y del #apor sat )cm3/+
#
-edida de la cur1a de /re*i3n del 1a/"r de agua7 .ua de La!"rat"ri" de Ter#"din$#ica T%cnica7 Se#e*tre II& (,')7
