INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXRACTIVAS LABORATORIO LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BÁSICA
PRÁCTICA No. 7
“PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN UN CICLO QUE CORRESPONDA A UNA MÁQUINA FRIGORÍFICA” GRUPO: 1MM1 EQUIPO: 1 INTEGRANTES: NOM!RE
FIRMA
BARBOSA GUTIERREZ BRYAN AXEL CASIQUE JIMENEZ ADRIAN GARCIA ORTIZ MARIO ERNESTO IBÁÑEZ GAZANO ANA LAURA
PROFESORA: EST"ER TORRES SANTILLAN FEC"A DE ENTREGA: #$%&%' () *% #$+,o *% (1-
CALIFICACION:
EQUIPO 1
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS LA!ORATORIO DE TERMODINÁMICA !ÁSICA
PRÁCTICA No. 7 “PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA EN UN CICLO QUE CORRESPONDE A UNA MÁQUINA FRIGORÍFICA” O!/ETIVOS A partir de dato de a!t"ra #a$"o%&tri$a' te%perat"ra a%(ie)te' a!t"ra (aro%&tri$a * #o!+%e)e o(te)ido e,peri%e)ta!%e)te por e! et"dia)te e) ")a %-."i)a /ri0or1/i$a' $a!$"!ar !o #o!+%e)e de prei2)' #o!"%e) * te%perat"ra de $ada etado para tra3ar !a 0r-/i$a de! $i$!o * $a!$"!ar !o #a!ore de !a #aria$io)e de e)er01a de $ada pro$eo * de! $i$!o' de a$"erdo a !a pri%era !e* de !a ter%odi)-%i$a
TA!LA DE DATOS EXPERIMENTALES. A!t"ra de 40 5678 e)
%$ A!t"ra de 40 5698 e)
%$Te%perat"ra a%(ie)te 5ta%(8 e) :C
A!t"ra (aro% 56(aro%8 $% de 40
;o!"%e) de! re$ipie)te de #idrio 5;8 e) L
7<=>
%$?
%$?@:C
>=>
?=>
CÁLCULOS 1
EQUIPO 1
7= Ca!$"!a !a de)idad de! %er$"rio 5ϕ 408 e) 0% 9= −4
2
φ Hg=13595.08 −2.466 t amb + 3 × 10 t amb −4
φ Hg=13595.08 −2.466 ( 26 ) + 3 × 10
( 26 )=13531.1668 Kg 2
m
3
?= Ca!$"!a !a prei2) at%o/&ri$a 5at%8 e) pa$a!e= Patm =φ Hg ghbarom =( 13531.1668 ) ( 9.78 ) ( 0.585 ) =77415.8646 Pa
9= Ca!$"!a !o #a!ore de !a prei2) #a$"o%&tri$a de! %er$"rio 5#a$8 e) pa$a!e= Pvac 1=φ Hg gh1 =( 13531.1668 ) ( 9.78 ) ( 0.195 ) =25805.2882 Pa Pvac 3=( 13531.1668 ) ( 9.78 ) ( 0.02 )=2646.6962 Pa
F= Ca!$"!a !o #a!ore de !a prei2) a(o!"ta 58 e) pa$a!e de $ada etado= P1= Patm− Pvac 1=77415.8646 −25805.2885=51610.5764 Pa P2= Patm =77415.8646 Pa P3= Patm − P vac 3=77415.8646 −2646.6962=74769.1683 Pa
>= Ca!$"!a ;9 e) %9 * T? e) * deter%i)a ; ? e) %9= V 3=
P1 V 1 P3
=
( 51610.5764 ) ( 0.0205 ) 74769.1683
3
=0.01415 m
P2 T 3 ( 77415.8646 )( 299.15 ) T 2 = = =309.73 K P3 74769.1683 3
V 2=V 3= 0.01415 m
@= Co%p!eta !a i0"ie)te ta(!a Etado
rei2) 5a8
;o!"%e) 5%98
Te%perat"ra 58
7
>7@7=>H@F a
=?> %9
?<<=7>
?
HHF7>=@F@ a
=7F7> %9
9<=H9
9
HFH@<=7@F a
=7F7> %9
?<<=7>
2
EQUIPO 1
H= Ca!$"!a !a $a)tidad de aire de! ite%a 5)8 e) %o!e P1 ∙V 1
n=
R ∙ T 1
3
=
51610.5764 Pa ∙ 0.0205 m 3
Pa−m ∙ 299.15 K 8.314 mol − K
=0.425 mol
= Ca!$"!a e! e,po)e)te po!itr2pi$o φ de! pro$eo 57?8 ln
φ= ln
P 2 P 1 V 1
ln
=
77415.8646 Pa 51610.5764 Pa 3
ln
V 2
0.0205 m
=1.093
3
0.01415 m
<= Tra3a ")a 0r-/i$a ;' de! pro$eo 7?' de! pro$eo ?9' de! pro$eo 9F
T02%34o0, *%5 60o3%'o 1 8Po5,4096,3o
( )
V 1 P= P1 V
φ
( ( ( ( (
P1=51610.5764 Pa
P2=51610.5764 Pa
P3=51610.5764 Pa
P4 =51610.5764 Pa
P5=51610.5764 Pa
19.44 L
20.5 L 18.38 L
20.5 L 17.32 L
20.5 L 16.26 L
20.5 L 15.20 L
)
1.093
20.5 L
) ) ) )
=54694.1234 Pa
1.093
= 58150.8463 Pa
1.093
=62051.5791 Pa
1.093
=66486.1106 Pa
1.093
=71569.9374 Pa
;o!"%e) 5L8 ;7 ?=>
rei2) 5a8 7 >7@7=>H@F
; 7<=FF
>F@
;7=9
>7>=F@9
3
EQUIPO 1
;7H=9?
@?>7=>H<7
;7@=?@
@@F@=77@
;7>=?
H7>@<=<9HF
;? 7F=7>
? HHF7>=@F@
T02%34o0, *%5 60o3%'o ;1 8I'o4<0=,3o P= P1
( ) V 1 V
P1=51610.5764 Pa
P2=51610.5764 Pa
P3=51610.5764 Pa
P4 =51610.5764 Pa
P5=51610.5764 Pa
( ( ( ( (
20.5 L 19.44 L 20.5 L 18.38 L 20.5 L 17.32 L 20.5 L 16.26 L 20.5 L 15.20 L
)= )= )= )= )=
54424.7333 Pa
57563.4829 Pa
60186.4212 Pa
65068.6848 Pa
69606.3694 Pa
;o!"%e) 5L8 ;7 ?=>
rei2) 5a8 7 >7@7=>H@F
; 7<=FF
>FF?F=H999
;7=9
>H>@9=F?<
;7H=9?
@7@=F?7?
;7@=?@
@>@=@F
;7>=?
@<@@=9@
;? 7F=7>
9 HFH@<=7@F
4
EQUIPO 1
5
EQUIPO 1
Máquina Frigorífca 90000
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0 13
14
15
16
17
18
19
20
21
6
EQUIPO 1
7=Ca!$"!ar !a #aria$i2) de e)er01a i)ter)a' !a #aria$i2) de e)ta!p1a' e! tra(aKo * e! $a!or para $ada pro$eo * para e! $i$!o=
P0o3%'o Po5,4096,3o 81 >U? + C& 8TT1 >U? 5=F?>%o!8 5
5 2
3
Pa −m mol− K
8 5=97F
8 59<=H9?<<=7>8 @;.)- /
>"? + C6 8TT, >"? 5=F?>%o!8 5 ? ?
7 2
3
8 5=97F Pa −m 8 59<=H9?<<=7>8 mol− K
1;(.B) /
−nR (Tf −Ti ) 1 −φ −( .425 mol )( 8.314
Pa −m
3
)( 309.73 K −299.15 K )
mol− K 1
)(1.@7 /
−1.093
Q? >U Q? <9=F> J F7=
P0o3%'o I'o390,3o 8; >U? + C& 8T;T >U? 5=F?>%o!8 5
5 2
3
8 5=97F
Pa −m mol− K
8 5?<<=7>9<=H98 @;.)- /
>"? + C6 8TT, >"? 5=F?>%o!8 5 ? O
7 2
3
8 5=97F Pa −m 8 5?<<=7>9<=H98 1;(.B) mol− K
/
Q? >U Q? @;.)- /
P0o3%'o I'o4<0=,3o >U? (
>"? (
? +RT5+ 8
V 1 V 3 3
? 5=F?>%o!8 5=97F Pa −m 8 5?<<=7>8 I)5 mol− K
0.0205 m
3
0.01415 m
3
8 ;@1.B- /
Q 7
EQUIPO 1
Q 59<7=>8 ;@1.B- / 77= Co%p!eta !a i0"ie)te ta(!a * o(t&) !a "%a $orrepo)die)te para
te)er !o #a!ore de! $i$!o= P0o3%'o
>U 8/
>" 8/
8/
Q 8/
Po5,4096,3o 81 I'o390,3o 8; I'o4<0=,3o 8;1
<9=F> J
79=F J
F7=
9=>? J
<9=F> J
79=F J
<9=F>
9<7=> J
9<7=>
C,35o
7=7?
7=7?
8
EQUIPO 1
ANÁLIS DE DATOS GRÁFICA Y RESULTADOS CUESTIONARIO 1. So+ 3o00%34o' 5o' &5o0%' *% >U 2 *% >" 3,35o Po0 H$< or."e a! /i)a! de !oa $-!$"!o diero) $ero . Lo $"a! )o i)di$a ."e e! i)ter$a%(io de e)er01a ."e e !!e#o a $a(o e) !o pro$eo i)ter)o * e,ter)o de(e) er !o %i%o de(ido a ."e )o p"ede 6a(er %-' )i %e)o e)er01a
. Q$< ',+o 4,%+% 3,35o Dio ") #a!or poiti#o=
;. Q$< 4,6o *% =JH$,+ %' *% 3$%0*o 5 ',+o *%5 40K#o *%5 3,35o E ")a %-."i)a /ri0or1/i$a=
). Q$< 4,6o *% =JH$,+ %' *% 3$%0*o 5 *,0= PV *%5 3,35o E' 3o+0$%+4% 3o+ 5 60%$+4 ; De a$"erdo a! dia0ra%a e ")a %-."i)a /ri0or1/i$a' p"e !o $i$!o #a) e) $o)tra de !a %a)e$i!!a de! re!oK= or ta)to e $o)0r"e)te $o) !a pre0")ta 9=
CONCLUSIONES •
•
•
A !o !ar0o de eta e,peri%e)ta$i2) )o per$ata%o de !a i%porta)$ia de $o)o$er !o pro$eo ter%odi)-%i$o ."e e,ite) io(-ri$o' io$2ri$o' iot&r%i$o' adia(-ti$o' po!itr2pi$o' e) ete $ao re"!to ")a %-."i)a /ri0or1/i$a p"e " e)tido #a e) $o)tra de !a %a)e$i!!a de! re!oK' " tra(aKo /i)a! e poiti#o * " $a!or e )e0ati#o' poder di/ere)$iar e) e! $i$!o !o di/ere)te pro$eo e i%porta)te p"e !o $-!$"!o de !a ta(!a de e)er01a #a a depe)der de! pro$eo ade$"ado= E)te)der e! i0)i/i$ado de $ada i0)o e) !a ta(!a e i%porta)te para !o0rar i)terpretar !o re"!tado * e) e! $ao de errore a(er d2)de /"e' etar ate)to a !a /2r%"!a e i%perati#o' p"e 6a* e$"a$io)e ."e tie)e i0)o )e0ati#o' o re"!ta )e0ati#o e)tre )e0ati#o' * eto $a%(iar1a !o re"!tado i )o !o to%a%o e) $"e)ta= Te)er pree)te !a pri%era !e* de !a ter%odi)-%i$a $o%o e!e%e)to (-i$o para deter%i)ar e! tipo de %-."i)a $o) !a $"a! tra(aKare%o re"!ta +ti!' p"e a! $a!$"!ar !o #a!ore de !a #aria$io)e de e)er01a de $ada pro$eo er-) !o ade$"ado=
9
