PRACTICA No. 1 QUIMICA INDUSTRIAL UPIICSA
PRACTICA No. 1 QUIMICA INDUSTRIAL UPIICSA
PRACTICA No. 1 QUIMICA INDUSTRIAL UPIICSA
Prctica No. 1
Relacin entre las Capacidades Calorficas
de un Gas
Sec. 2IV39
Ingeniera Industrial
Laboratorio de Qumica Industrial
Nava Tirado Maria Dolores
Objetivo
Cp
Cv
Desormes.
Introduccin Terica
Los sistemas fsicos que se encuentran en la naturaleza consisten en un agregado de
un gran nmero de tomos.
La materia se puede encontrar en alguno de los 3 estados: En los slidos, las
posiciones relativas (distancia y orientacin) de los tomos o molculas son fijas. En los
lquidos, las distancias entre las molculas son fijas, pero su orientacin relativa cambia
continuamente. En los gases, las distancias entre molculas, son en general, mucho
ms grandes que las dimensiones de las mismas. Las fuerzas entre las molculas son
muy dbiles y se manifiestan principalmente en el momento en el que chocan. Por esta
razn, los gases son ms fciles de describir que los slidos y que los lquidos.
El gas contenido en un recipiente, est formado por 6.0210 23 molculas en un mol de
sustancia. Cuando se intenta describir un sistema con un nmero tan grande de
partculas resulta imposible describir el movimiento individual de cada componente.
Por lo que mediremos magnitudes que se refieren al conjunto: volumen ocupado por
una masa de gas, presin que ejerce el gas sobre las paredes del recipiente y su
temperatura.
Conceptos bsicos
Denominamos estado de equilibrio de un sistema cuando las variables macroscpicas
presin p, volumen V, y temperatura T, no cambian. El estado de equilibrio es
dinmico en el sentido de que los constituyentes del sistema se mueven
continuamente.
Se denomina ecuacin de estado a la relacin que existe entre las variables p, V, y T.
La ecuacin de estado ms sencilla es la de un gas ideal pV=nRT.
Se denomina energa interna del sistema a la suma de las energas de todas sus
partculas. En un gas ideal las molculas solamente tienen energa cintica, los
choques
entre
las
molculas
se
suponen
perfectamente
elsticos,
la energa
Isomtrico
No hay variacin de volumen del gas, luego
W=0
Q=ncV(TB-TA)
Donde cV es el calor especfico a volumen constante
Isobrico
W=p(vB-vA)
Q=ncP(TB-TA)
Donde cP es el calor especfico a presin constante
DU=0
Q=W
Adiabtico
La ecuacin de una transformacin adiabtica la hemos obtenido a partir de un
modelo simple de gas ideal. Ahora vamos a obtenerla a partir del primer principio de la
Termodinmica.
Ecuacin de la transformacin adiabtica
Del primer principio dU=-pdV
Integrando
Si A y B son los estados inicial y final de una transformacin adiabtica se cumple que
Considerando
al
gas
como
ideal,
se
demuestra
que
es
igual,
Material y equipo
Garrafn de vidrio
Perilla de hule
Manmetro diferencial (con agua)
Tapn de hule bihorado
Tubera de vidrio y ltex
Llave de paso
Sustancias
aire
Procedimiento
Igual al manual pg. 5
Datos experimentales
H1(cmH20)
1
2
3
4
5
53.3
50
49.5
55.3
54
Pman1
H2(cmH2
H(cmH2
H1(cmH2
Pman3
H2(cmH2
H(cmH2
0)
O)
0)
0)
O)
19
11.8
12.5
6.8
8
36.3
38.3
37
48.5
46
37
36.5
35.7
37
36.5
27.4
25.4
26
25.2
25.5
9.6
11.1
9.7
11.8
11
Pman 1
Pman 3Pman 1
1.3594
1.4095
1.3553
1.3215
1.3142
Observaciones
Nos dimos cuenta de que el valor de
de alturas de 38.3 cmH2O y 11.1 cmH2O por lo cual para poder llegar al dato terico
podemos asumir que est en un intervalo cercano a eso nmero=os.
Clculos
1) Presin absoluta para cada estado termodinmico
Pabs= Pman + Patm
Pman = h( en mmHg)( H2O/ Hg ) = mmHg
Patm=585 mmHg
H2O= 1g/ml,
Hg =13.6 g/ml
Estado 1
Pman1 = (36.3cmH2O) (1g/ml / 13.6 g /ml ) = 2.6691 cmHg
Pabs= 2.6691 cmHg + 58.5 cmHg = 61.1691 cmHg
2) Relacin Cp/Cv =
Padiabatico ( P 2P 1)
=
Pisotrmico ( P 3P 1)
Estado 1
(58.561.1691)
Padiabatico
=
=1.3594
Pisotrmico (59.205861.1691)
Estado 2
(58.561.3161)
Padiabatico
=
=1.4080
Pisotrmico (59.316161.3161)
Estado 3
(58.561.2205)
Padiabatico
=
=1.3553
Pisotrmico (59.213261.2205)
Estado 4
(58.562.0661)
Padiabatico
=
=1.2927
Pisotrmico (59.307662.0661)
Estado 5
(58.561.8823)
Padiabatico
=
=1.3142
Pisotrmico (59.308861.8823)
3) Calculo de
PROM
1.3142+1.3553+1.4080+1.3594
=1.3592
4
Resultados
Experime
nto
P1abs (cmHg)
P2abs (cmHg)
P3abs (cmHg)
61.1691
58.5
59.2058
1.3594
61.3161
58.5
59.3161
1.4080
61.2205
58.5
59.2132
1.3553
62.0661
58.5
59.3076
1.2927
61.8823
58.5
59.3088
1.3142
Cuestionario
1. En qu momento del experimento se llevan a cabo los procesos?
1. Adiabtico, el proceso adiabtico empieza
cuando se empieza a
bombear aire al garrafn cerrado y termina al destapar el garrafn. Ya
que no hay intercambio de calor.
2. Isomtrico, el proceso isomtrico se lleva a cabo cuando se mantiene
cerrado el garrafn. Volumen constante.
2. Por qu no se lleva a cabo de manera fsica el proceso isotrmico?
Debido a que no pudimos medir la temperatura en el sistema termodinmico,
as que el proceso isotrmico se lleva de manera terica.
3. En una expansin adiabtica un gas se enfra Cmo explica esto si Q =
0?
Este proceso se realiza cuando un gas de mayor presin pasa a una presin
menor pero sin ceder o tomar calor de su entorno, pero se realiza un trabaja
hacia el entorno que hace que la temperatura comience a descender.
4. Calcule el porcentaje de desviacin entre el valor obtenido para
(promedio) en comparacin con el valor tericamente esperado.
Los datos obtenidos fueron los siguientes: teo =1.4
Dato
1
1.3594
1.4080
1.3553
1.2927
1.3142
Promedio
|1.41.3459
|100
1.4
de error=
1.3459
de error=3.8642
5. Calcule los volmenes y las temperaturas para los procesos de
expansin de 1 mol de aire que inicialmente est en condiciones
normales de presin y temperatura (CNPT), uno isotrmico y otro
adiabtico utilizando el valor obtenido para .
Proceso Isotrmico
V 2=
Despejamos
(P1V1 = P2V2) y
P1 V 1
P2
1
22.4
0.9
0.8
24.8
27.99
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
31.9
37.3
44.7
55.9
74.6
111.
223.
91
(L)
8
8
1
7
6
Podemos observar que a menor presin, el sistema se expande.
Proceso Adiabtico
Presin
(atm)
Volumen (L)
Temperatura
(K)
P1V1 = P2V2
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
22.4
24.13
26.22
28.81
32.12
36.54
42.78
52.43
69.84
245.9
235.0
208.6
191.8
170.3
3
139.0
273
264.8
4
255.8
222.8
0.1
114.0
permita intercambio de calor con los alrededores, es decir que no haya grietas o fugas;
adems de que esto se debe hacer de manera rpida para evitar dicha transferencia.
Trminos de la ecuacin de la primera ley de la termodinmica. La primera ley de la
termodinmica no establece restriccin alguna sobre la conversin entre las diferentes
formas de energa, sino que nicamente indica que la cantidad total de energa debe
ser constante.
El Compresor
El Condensador
La vlvula de expansin
El evaporador
Conclusin
Bibliografa
primera
impresion,
Paginas
totales
739,
paginas
utilizadas: 177-202.
http://www.industriaquimica.net/definicion-de-procesoquimico.html