Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas
Practica No. 6: Primera Ley de la ermodin!mica en un Proceso Politr"pico
Integrantes: • • • • •
#edolla Sala$ar %avid (arcía L"pe$ %iana )arina *artíne$ +uevas ,osé Luis *endo$a +ontreras ,air ,a-et Noyola #ae$a ar"n
/ec0a: '1 de Septiem2re del '346
E&uipo: '
Pro-. ,orge +arlos 5ern!nde$
Practica No. 6: Primera Ley de la Termodinámica en un Proceso Politrópico
27etivos: El estudiante o2tendr! datos experimentales de temperatura8 volumen y presi"n en un proceso politr"pico8 e-ectuado en un sistema cerrado8 para caracteri$ar dic0o proceso y calcular sus variaciones de la energía8 de acuerdo a la primera ley de la termodin!mica. Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Química e Industrias Etracti!as E"uipo # Ta$la de datos eperimentales
N9 de mediciones 4 ' ? A
emperatura t;en 9+; ?@ 9+ ?1 9+ A4 9+ AA 9+ '6@333 cm?
%i-erencia de alturas de agua 0 agua; en cm 3 ?.@ @ 6.@ emperatura am2iente tam2 B 'C 9+
Integrantes: • • • • •
#edolla Sala$ar %avid (arcía L"pe$ %iana )arina *artíne$ +uevas ,osé Luis *endo$a +ontreras ,air ,a-et Noyola #ae$a ar"n
DDDDDDDDDDDDDDDDD DDDDDDDDDDDDDDDDD DDDDDDDDDDDDDDDDD DDDDDDDDDDDDDDDDD DDDDDDDDDDDDDDDDD
Ta$la de datos eperimentales
N9 de mediciones 4 ' ? A
emperatura t;en 9+; ?@ 9+ ?1 9+ A4 9+ AA 9+ '6@333 cm ?
%i-erencia de alturas de agua 0 agua; en cm 3 ?.@ @ 6.@ emperatura am2iente tam2 B 'C 9+
%álculos &.' %alcula la densidad del a(ua )P a(ua* a la temperatura am$iente )+%*
PaguaB 3.1 F ?.@x43 G@ H 6x43G6;' B 4.33334@ gmL 1.000015
PaguaB
g
mL
x
1 Kg 1000 g
x
1 mL 1 cm 3
100 cm x ( 1 m ) ? B 4333.34@ )gm ?
#.' %alcula los !alores de la presión manométrica del a(ua )P manom* en Pa
PmanomB Pagua g 0agua Pmanom4B 4333.34@ )gm ?; .C1ms'; 3; B 3 Pa Pmanom'B 4333.34@ )gm ?; .C1ms'; 3.3?@; B ?A'.?33@4?@ Pa Pmanom?B 4333.34@ )gm ?; .C1ms'; 3.3@; B A1.33C??@ Pa PmanomAB 4333.34@ )gm ?; .C1ms'; 3.36@; B [email protected]@?@@ Pa ,.' %alcula la presión atmos-érica )P atm* en pascales para una altura $arométrica )/$arom* de 0.121 m3(
P5g B 4?@@.31 H '.A66 F ?x43GA; ' B 4?@'.@4A )gm ? PatmB P5g g 02arom Patm B P5g g 02arom B 4?@'.@4A; .C1;3.@1@; B CCC66.1@3?@ Pa 4.' %alcula los !alores de la presión a$soluta )P a$s* en Pa
Pa2sB Pmanom F Patm Pa2s4B 3 Pa F CCC66.1@3?@ Pa B CCC66.1@3?@ Pa Pa2s'B ?A'.?33@4?@ Pa F CCC66.1@3?@ Pa B C143.4@316 Pa Pa2s?B A1.33C??@ Pa Pa F CCC66.1@3?@ Pa B C1'@@.1@C6 Pa Pa2sAB [email protected]@?@@ Pa F CCC66.1@3?@ Pa B C1A3'.@@1 Pa
1.' %alcula los !alores del !olumen total )5 T* en cm,
< B
4B ?@ 9+ F 'C?.4@ )J+B ?31.4@ ) 'B ?1 9+ F 'C?.4@ )J+B ?44.4@ ) ?B A4 9+ F 'C?.4@ )J+B ?4A.4@ ) AB AA 9+ F 'C?.4@ )J+B ?4C.4@ ) 7.' %ompleta la si(uiente ta$la
N9 de mediciones 4 ' ? A
P a2s Pa; CCC66.1@3?@ Pa C143.4@316 Pa C1'@@.1@C6 Pa C1A3'.@@1 Pa
); ?31.4@ ) ?44.4@ ) ?4A.4@ ) ?4C.4@ )
2.' Tra8a la (rá-ica del proceso Presión en )Pa* en el e9e y; y 5t en )cm,* en el e9e ;
78600
78400
78200
Presion
78000
77800
77600
77400 265000
265002
265002.5
Volumen
<.' Trans-orma el !olumen total a m , 3
<4B '6@333 cm ? x
1m
1000000 cm
3
B 3.'6@ m ?
3
B 3.'6@33' m ?
3
<'B '6@33' cm ? x
1m
1000000 cm 3
<?B '6@33'.@ cm ? x
1m
1000000 cm
3
B 3.'6@33'@ m ?
265003.5
3
<AB '6@33?.@ cm ? x
1m
1000000 cm
3
B 3.'6@33?@ m ?
&0.' %alcula la cantidad de aire en moles entre punto y punto y o$tén el promedio del proceso P ( Pa ) Vt ( m 3)
(
)
nB R Pa m 3 T ( K ) mol K
(77766.85035 )( 0.265) n4B B 1.3A?'1?4A mol (8.314 )( 308.15 ) (78109.15086 )( 0.265002) n'B B 1.334A6'@ mol ( 8.314 )( 311.15 ) (78255.85769)( 0.2650025) n?B B C.?1643C mol ( 8.314 )( 314.15 ) (78402.55989)( 0.2650035) nAB B C.1C6@?A? mol ( 8.314 )( 317.15 ) ƩnB
?4.16@36AC1 mol 31.86506478
Ʃn
npromedioB
N
B
B C.66'6646
4
&&.' %alcula el !alor del eponente politrópico entre punto y punto y o$tén el promedio del proceso Pf Pi Vi ln Vf ln
ᵟB
P2 P 1 V 1 ln V 2 ln
ᵟ4G' B
ln
B
78109.15086 77766.85035
ln
0.265 0.265002
B G@14.?CC43@
P 3 P 2 V 2 ln V 3 ln
ᵟ'G? B
P 4 P 3 V 3 ln V 4
ln
B
Ʃᵟ
78109.15086
ln
ln
ᵟ?GA B
78255.85769
ln
B
B GA.@?@1A?1
0.265002 0.2650025
78402.55989 78255.85769
ln
0.2650025
B GA6.?''?4C
0.2650035
B '3C'.C@1C'
ᵟpromedio B
Ʃ ᵟ
N
2072.795872
B
B [email protected]1614
4
.' %alcula la capacidad térmica molar a !olumen constante )%!* en =>mol
+vB '3.C1@ ,mol) &,.' %alcula la !ariación de ener(ía interna )?@* en el tra$a9o )A* reali8ado y la cantidad de calor )Q* en este proceso en 9oules
( 7.966266196 ) ( 8.314 ) (317.15−308.15 ) KB B 4.4A131?6'C , ( 1 )−(−518.1989681) MB C.66'6646;'3.C1@;
317.15 −308.15 ¿
B 4A3.'3@16 ,
QBMG KB 4A3.'3@16 G 4.4A131?6'CB 4A1.364@3'
Ta$la de Besultados
N9 dato s 4
Pa2s Pa;
CCC66.1@3?@
3.'6@
'
C143.4@316
3.'6@33'
?
C1'@@.1@C6 3.'6@33'@
A
C1A3'.@@1 3.'6@33?@
);
n mol;
ᵟ
?31.4 @ ?44.4@ C.66 [email protected] ?4A.4 @ ?4C.4 @
M ,;
4A3.' 3
Q
,;
K ,;
4A1.36 4.4A13
Cnálisis de datos (rá-icas y resultados
&.' En el proceso al(una de las ma(nitudes: presión !olumen o temperatura Dpermanece constante Entonces D"ué tipo de proceso se lle!a aca$o
No por&ue no se tiene las varia2les presi"n8 volumen y temperatura constante8 si de -orma contraria se tuvieran las varia2les constantes sería un proceso politropico
#.' El comportamiento de las !aria$les P y 5 Des lineal y esto DQué implica
Si8 0e implica &ue es un proceso politropico
,.' Los resultados o$tenidos Dson con(ruentes con el tamaFo del sistema
Son congruentes por&ue al tra2a7ar con volmenes menores a un litro se re&uiere una cantidad de energía muy poca
4.' Interpreta el si(no de cada uno de los !alores de ener(ía calculados en el proceso. )DQué si(ni-ica "ue sean positi!os o ne(ati!os*
Para el tra2a7o el signo negativo nos indica &ue es una ma&uina térmica y el signo positivo es una ma&uina -rigorí-ica8 en el caso del calor el signo positivo nos indica &ue se re&uiere suministrar para &ue realice su -uncionamiento y en el signo negativo la ma&uina desprende calor
%onclusiones
%e acuerdo a la primera ley de la termodin!mica la cual relaciona el tra2a7o y el calor trans-erido intercam2iado en un sistema a través de la energía interna8 y de acuerdo a los resultados o2tenidos con la experimentaci"n para así reali$ar los c!lculos en un sistema cerrado la variaciones de energía8 tomando en cuenta la temperatura8 volumen y presi"n