INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXRACTIV EXRA CTIVAS AS
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BÁSICA
PRACTICA 8. APLICACIÓN APLICACIÓN DE LAS L AS PROPIEDADES CRÍTICAS DE SUSTANCIAS SUSTANCIAS PURAS. GRUPO: 1IM21. SECCIÓN: A FECHA DE ENTREGA: ENTREGA: 17/NOVIEM 1 7/NOVIEMBRE/2015. BRE/2015.
NOMBRE
OBJETIVOS:
FIRMA
A partir de los valores experimentales de temperatura a los que se midió la tensión superficial aparente y por medio de la correlación de Hakim, el estudiante aplicara los valores de las constantes críticas del agua para calcular la tensión superficial de esta.
Practica 8 APLICACIÓN DE LAS PROPIEDADES CRITICAS DE SUSTANCIAS PURAS
El estado límite después del cual no es posible una transformación de líquido a vapor, recibe el nombre de estado crítico, en un diagrama !" esta propiedad se representa como un punto en la parte m#s alta de la curva.
$#s all# de ciertas condiciones de presión y temperatura, no puede efectuarse el proceso de vapori%ación o de condensación, llegando a un estado límite o crítico en donde todas las sustancias ex&iben este comportamiento.
En la transición de la fase líquido vapor o gas, el cambio de volumen es muy grande, posiblemente miles de veces mayor, pero cuando se &ace esta transición a presiones y temperaturas altas, el cambio de volumen en el punto de ebullición se &ace muy peque'o &asta lograr que dic&o cambio sea nulo.
En ciertas situaciones, la existencia del estado crítico, demuestra que la diferencia entre la fase líquida y vapor no es muy clara e incluso imposible de distinguir, y cuando la presión es mayor a la presión crítica, entonces se tiene un estado supercrítico.
$uc&as sustancias tienen presiones críticas muy altas, pero temperaturas críticas menores a las de las condiciones atmosféricas normales, con estas condiciones no es posible &acer una generali%ación de las temperaturas críticas comunes( no obstante las presiones críticas de muc&as sustancias son mayores a una atmósfera e incluso en algunas condiciones el agua puede encontrarse m#s all# del estado crítico, en alguna parte del ciclo dentro de una planta de potencia de vapor.
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES
"emperatura de agua
tagua
-ectura del tensiómetro
en )*+
θ0
tfria / 8 tambiente / 23 tcaliente / !
θ0 / 32.7 θ0 / 23.7 θ0 / !7."
-ectura promedio del tensiómetro con la espiral en )dina cm
$asa del espiral mespiral /".' Aceleración de la gravedad local
θ#$%ira&/23.23
en )dina cm
'()78 c*+$²
0atos adicionales que deber#n encontrase en las tablas termodin#micas para el agua1 "c/"emperatura critica / 232.456 c/resión critica / 778.9:bar
/;actor acéntrico del pit%er / 2.397:
C,LCULOS . ara obtener la tensión superficial por el método de la correlación de Hakim se usar# la siguiente expresión1
( ) 1−
γ H akim= P
2 /3 c
1 /3 c
T q
T exp
M
T c
0.4
!.-act/r %/&ar 0# Sti#& 1X X =log Pr
Tr
sat
+ 1.7 ω + 1.552
T Tc
"/"r="c "ablas de vapor
")*+/">732.?56
¯¿ ¿ ¯¿ ¿
Pc ¿ P ¿ Pr =¿ " / 8.9 = 232.45 / 77:.23 6
+onsiderando "r / 8.9
0onde " es de saturación en 6
@/bar
")*+/ 77:.23 B 732.?5 / > :C.3C / 8.:C3C*+ "emperatura )*+ 8.8? 8.:C3C :.8
y =
y =
x − x 1
x 2− x 1
resión )bar 8.889?7 D 8.88C?:
( y 2− y 1 ) + y 1
0.4878− 0.01 ( 0.00814 −0.00612 ) + 0.00612=0.00636 ¯¿ 4.0 −0.01
Pr =
0.00636 =0.0000288 220.64
ω =−1 −log ( Pr
sat
( Tr =0.6 ))
ω =−1 −log ( 0.0000288 ( 0.6 ) ) =3.7624 X =log ( 0.0000288 ) + 1.7 ( 3.7624 ) + 1.552=3.4075
2.-Varia&# 456 q/8.?59 F 8.295G > ?.35: > ?2.53I > 8.589GI F ?.7C3G q/8.?59 F 8.295 )2.397: > ?.35: )2.:835 > ?2.53 )2.:835I > 8.589 )2.397:IF?.7C3 )2.397: )2.:835/ >?57.937:
3.-Varia&# 4M6 $/?.7?F8.52C5G>?:.9?>27.83I>?.959GIF77.82G $/?.7?F8.52C5 )2.397:>?:.9? )2.:835>27.83 )2.:835I>?.959 )2.397:IF77.82 )2.397: )2.:835/ > ?54.472
.-C&c9&/ 0# &a T#$i; S9%#ri* 1 ϒ =a>i* %ara ca0a ?a&/r 0# t#*%#rat9ra$ #@%#ri*#ta&#$ T#@%.
( ) 1−
γ Hakim= P
0onde1
2 /3 c
1 /3 c
T q
T exp T c
0.4
M
"exp en k !Hakim en dinacm
( ( (
281.15 1− 2 1 373.95 γ Hakim=220.64 3 373.95 3 (−152.6724 ) 0.4
(
)
296.15 1− 2 1 373.95 γ Hakim=220.64 3 373.95 3 (−152.6724 ) 0.4
(
)
324.15 1− 2 1 373.95 γ Hakim=220.64 3 373.95 3 (−152.6724 ) 0.4
(
)
) ) )
−159.923
=−5.7537 x 1 037
dina cm
−159.923
=−1.0115 x 10 50
dina cm
−159.923
=−9.7749 x 1 080
dina cm
ϒ exacta
.-T#$i; S9%#r
t (¿¿ exp )2 −4 γ exacta =75.65 −0.14 ( t exp )−2.7 x 10 ¿ −4
γ exacta=75.65 −0.14 ( 8 )−2.7 x 10
γ exacta=75.65 −0.14 ( 23 ) −2.7 x 10
( 8 ) =¿ 2
3:.5?2 dinacm
−4
( 23 ) =¿
37.2C3 dinacm
−4
( 51 ) =¿
93.C8C dinacm
γ exacta=75.65−0.14 (51 )−2.7 x 10
2
2
0onde texp
en *+
ϒ exacta
En dinacm
.-Traa &a 'r
( γ exp , γ ajustada , γ Hakim tambienγ exacta ) c/tra t#*%#rat9ra.
7.-C&c9&/ 0#& %/rc#ta# 0# #rr/r %ara ca0a &#ct9ra .
%E =
%E =
%E =
%E =
γ exacta −γ Hakim γ exacta 74.513
x 100
37
−(−5.7507 x 1 0 ) 74.513
72.387
37
50
−(−1.010 9 x 10 ) 72.387
67.808
x 100= 7.718 x 1 0
50
x 100 = 1.397 x 1 0
80
−(−9.7638 x 1 0 ) 67.808
81
x 100 = 1.439 x 1 0
TABLAS DE RESULTADOS. "emperatura experimenta l )*+
"emperatura experimenta l )6
"ensión
"ensión
C
7C?.?5
5?.8383
:4.5C94
"ensión
−5.7537 x 1
"ensión
3:.5?2
K Error ϒ aJustada
K Error ϒ Hakim
3
7.718 x 1 0
?7C.53
72
749.?5
25.937C
:8.?C89
−1.0115 x 1
37.2C3
1.397 x 1 0
5?
27:.?5
75.95?:
77.977?
−9.7749 x 1
93.C8C
1.439 x 1 0
CONCLUSIONES
CUESTIONARIO.
?. Lndica que tan significativa es la diferencia en los valores de tensiones superficiales aJustadas obtenidas en la pr#ctica anterior, con respecto a los valores de las tensiones superficiales obtenidas con la correlación de Hakim.
-a diferencia entre ambos valores es demasiado grande ya que las tensiones aJustadas tienen un extenso rango de valores, que distan muc&o de la realidad. En parte tal ve% a la densidad calculada para el agua a cada temperatura experimental, ya que la fórmula utili%ada indica que es v#lida para temperaturas. $ientras que las tensiones superficiales obtenidas a partir de la correlación de Hakim presentan un rango peque'o de valores m#s cercanos a la realidad.
7. Anali%a los métodos1 experimental con aJuste y el de correlaciones( respecto a los valores exactos y mencionar cual fue el meJor método. -os porcentaJes de error registrados para la tensión superficial aJustada, con respecto a los valores bibliogr#ficos son muy diferentes marcando valores de KError que van muy grandes siendo estos muy altos para considerarlos correctos. $ientras que con la correlación de Hakim se presentan valores muy parecidos a los obtenidos bibliogr#ficamente siendo sólo un poco m#s altos a estos Mltimos, teniendo KError peque'os que son muy buenos y aceptados. 2.
5
4C.33
8
59.72
:. D
