Termodinamica Informe 3

UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE
QUITO
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA
Tema: Maquinas de Calor
Nombres:Paul Castro
Profesor: Sebastian Ponce
Quito
UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE

QUITO
Resumen
Al realizar cualquier tipo de trabajo se puede observar que también se realizara el cambio de
calor dentro de la acción o sistema es decir están relacionados proporcionalmente, la primera
ley de la termodinámica además de las transformaciones de energía y eficiencia son temas
que se van a observar realizando este laboratio. La práctica consistió en la identificación de
las características termodinámicas de procesos isobáricos e isotérmicos donde podíamos ver
la compresión además de la expansión en una maquina de calor, además con el uso del
programa Excel se pudo obtener un diagrama de presión-volumen con los datos obtenidos al
realizar los experimentos. Se tiene que considerar que el experimento no fue reproducido al
100% por varias cuestiones dentro de las cuales es las posibles existencias en la maquina de
calor, solo fue posible obtener la presión total y se procedió a realizar un grafico para
entender los cambios que obtuvimos(Wark,2001).
Introducción
En relación con la primera ley de la termodinámica y transformación de energía tenemos el
estudio del cambio de calor durante el proceso de realizar un trabajo, pues para entender
mejor estos procesos se debe mencionar que existen tres tipos de sistemas termodinámicos el
sistema aislado donde no existe intercambio de materia y de energía con los alrededores el
sistema cerrado aquel que intercambia calor y trabajo es decir energía, es decir su masa
permanece constante en todo el proceso el tercer proceso es el que es abierto es decir donde
esta encargado del intercambio de materia y energía con los alrededores. La diferencia entre
los sistemas están dado por que los sistemas cerrados estudian una masa de
control(Otero,1996) el sistema abierto estudia el volumen de control fijo por ultimo el aislado
no interactúa ni en materia ni en energía con el entorno se puede decir que esta dado por
paredes adiabáticas, además se debe tener en cuenta las características principales tanto del
sistema isobárico, isotérmico, isocorico y el sistema adiabático de las cuales las principales
propiedades son:
 En un sistema isotérmico la temperatura se mantiene constante.
 En un sistema isobárico la presión se mantiene constante.
 En un sistema isocorico el proceso es a volumen constante.
 En un sistema adiabático no intercambia calor con el ambiente (reversible).
Se debe hacer mención al proceso politropico que se presenta para los gases ideales mediante
la transferencia de energía con el medio exterior además con la energía interna del sistema
que contiene los gases(Cengel,2006). Teniendo las consideraciones de cada uno de los
procesos se deberá observar que tipo de sistema tenemos en la maquina de calor además de
poder realizar la grafica observada en un diagrama presión-volumen.
METODOLOGÍA
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Etapa T inicial T final P inicial P final V inicial V final
℃ ℃ ∆ h cm ∆ h cm cm Cm
Compresión 22 8 1 34 5 5
Además se midió el radio de la base del cilindro r=5,0x10^-3
Tabla #1. Datos obtenidos a partir del experimento en la maquina de calor dentro del
laboratorio
Ahora teniendo en cuenta los datos obtenidos podemos realizar algunos de los cálculos que se
presentan en la practica de laboratorio.
CALCULOS
Para el calculo del trabajo en la etapa de compresión se uso la siguiente formula
W =−∫ PdV Ecuacion 1
Para la base del cilindro medimos el radio además se uso la formula :
A=π r 2 =7,85 x 10−5 m2 Ecuacion 2

Para realizar el calculo de la presión total se considera que es la presión ejercida sobre el gas
en este caso el aire por lo que esta asociada a la presión atmosférica además el peso de la
masa colocado sobre el pistón del laboratorio la cual tenia un peso de 7g. La presión
atmosférica de 101325 Pa :
PTOTAL=P ATM + P PESO Ecuacion 3
F mg
P= : P= =873,89 Pa
A A
Ptotal =101325+ 873.9=102198.89 Pa
Diagrama PV
102400
102200
102000
Presión
101800
101600
101400
101200
Categoría 1 Categoría 2 Categoría 3 Categoría 4
Volumen cm3
Gráfico N.1 Diagrama Presión-Volumen se observa la compresion del sistema y el area

bajo la curva la cual es representada con la integral por lo cual es el trabajo generado
sobre el sistema.
DISCUSIONES
Debemos tener en cuenta que la temperatura es una condición muy importante ya que este
experimento depende de la cantidad de calor o frio dentro de la maquinada de calor la escala
entre las temperaturas del medio además de la temperatura ambiente para una visualización
mejor se utilizo un colorante artificial el experimento se realizo en la hora y media que dura
el laboratorio ya que las fugas fueron sumamente de relevancia por que el experimento al
tener fugas no se realizaba correctamente no veíamos cambios.
El manómetro no funciono de la manera correcta por las cuestiones ya dichas además de que
el liquido se quedaba en la manguera creando burbujas que afectaba el desempeño de la
maquina de calor, la inyección que tenia el liquido (obturador) la manguera tenia fugas de
aire lo que tenia la tendencia de que factores externos como la mesa o choques cambien
radicalmente las fluctuaciones. La vida útil del manómetro es aun mayor por que al usar agua
con colorante la fricción no afecta además el desgaste es menor ahora hablando de los
resultados obtenidos teniendo en cuenta que solo realizamos un experimento no se pudo
realizar el calculo del error posible las condiciones climáticas como la altura también podrían
afectar al tiempo y a la forma en la cual se realizo el trabajo se intento tener la mayor de las
perdidas usando teflón en los puntos iniciales de la manguera para que el pistón se resbale o
aumente de posición al tener la tendencia a ser herméticos se podría realizar de mejor manera
el experimento.
Conclusiones y Recomendaciones
 El experimento no se pudo realizar de la mejor manera además de la forma en la que
esta propuesto ya que las fugas de aire afectaron circunstancialmente al proceso se
pudo observar la compresión isotérmica efectuada por el pistón y se la grafico.
 Como recomendaciones generales estaría el uso de una nueva manguera además que
sea de un diámetro mayor para que se pueda observar de mejor manera la compresión
o expansión el peso utilizado cambia fue variando dependiendo las observaciones que
teníamos a temperatura ambiente.

 El teflón ayuda para que en las boquillas de entrada a la maquina de calor para que se
ajuste de mejor manera y para que no existen fugas en las uniones que son las de
máxima consideración.
 El diagrama Presión-Volumen se realizó en base al propuesto en los libros de clases
tanto Cengel como Koretski proponen una realización del diagrama, se utilizo el
software matemático Excel para una mejor resolución de los resultados.
 La temperatura a la cual entra el liquido a la manguera debe ser casi siempre
constante para que el error sea mas pequeño, no se pudo replicar varias veces el
experimento por lo cual el error no se realizo, se debe considerar las burbujas de aire
que se pueden generar cuando el liquido pasa por las mangueras y sufre obstrucciones
con las cuales no tiene la suficiente presión para salir existiendo espacios vacíos.
Referencias
Çengel, Y. A., Boles, M. A., Pedraza, C. R. C., Chávez, N. A. M., & Cárdenas, J. L.
(2006). Termodinámica (Vol. 10). São Paulo: McGraw-Hill.
Otero, J., & Brincones, I. (1987). El aprendizaje significativo de la segunda ley de la
termodinámica. Infancia y aprendizaje, 10(38), 89-107.
Wark, K., & Richards, D. (2001). Termodinámica. Editorial Mc Graw-Hill, 6.
Pre Laboratorio #3
¿Cuáles son los tipos de procesos en la termodinámica?
Existen 5 tipos de proceso en termodinámica, isobárico, isotérmico, isocorico, adiabático,
politropico.
¿Qué es una maquina de Calor?
Una máquina de calor es un dipositivo el cual el objetivo principal es convertir calor en
trabajo. Para ello utiliza de una sustancia de trabajo (vapor de agua, aire, gasolina) que realiza
una serie de transformaciones termodinámicas de forma cíclica, para que la máquina pueda
funcionar de forma continua sin ninguna restriccion. A través de dichas transformaciones la
sustancia absorbe calor que transforma en trabajo.
¿Qué dice el enunciado de kelvin-Planck?
“No es posible ninguna transformacion ciclica ue transforme integralmente el calor absorbido
del trabajo”
El enunciado dice que la cantidad de energia que no se pudo convertir en trabajo ahora se va
a disipar en formar de calor.

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Tema: Maquinas de Calor

Profesor: Sebastian Ponce

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calor dentro de la acción o sistema es decir están relacionados proporcionalmente, la primera

ley de la termodinámica además de las transformaciones de energía y eficiencia son temas

que se van a observar realizando este laboratio. La práctica consistió en la identificación de

las características termodinámicas de procesos isobáricos e isotérmicos donde podíamos ver

entender los cambios que obtuvimos(Wark,2001).

En relación con la primera ley de la termodinámica y transformación de energía tenemos el

 En un sistema isobárico la presión se mantiene constante.

 En un sistema isocorico el proceso es a volumen constante.

 En un sistema adiabático no intercambia calor con el ambiente (reversible).

poder realizar la grafica observada en un diagrama presión-volumen.

Etapa T inicial T final P inicial P final V inicial V final

presentan en la practica de laboratorio.

Para el calculo del trabajo en la etapa de compresión se uso la siguiente formula

W =−∫ PdV Ecuacion 1

Para la base del cilindro medimos el radio además se uso la formula :

A=π r 2 =7,85 x 10−5 m2 Ecuacion 2

PTOTAL=P ATM + P PESO Ecuacion 3

Ptotal =101325+ 873.9=102198.89 Pa

Gráfico N.1 Diagrama Presión-Volumen se observa la compresion del sistema y el area

experimento depende de la cantidad de calor o frio dentro de la maquinada de calor la escala

tener fugas no se realizaba correctamente no veíamos cambios.

el liquido se quedaba en la manguera creando burbujas que afectaba el desempeño de la

resultados obtenidos teniendo en cuenta que solo realizamos un experimento no se pudo

 El experimento no se pudo realizar de la mejor manera además de la forma en la que

esta propuesto ya que las fugas de aire afectaron circunstancialmente al proceso se

pudo observar la compresión isotérmica efectuada por el pistón y se la grafico.

teníamos a temperatura ambiente.

 El diagrama Presión-Volumen se realizó en base al propuesto en los libros de clases

software matemático Excel para una mejor resolución de los resultados.

 La temperatura a la cual entra el liquido a la manguera debe ser casi siempre

Wark, K., & Richards, D. (2001). Termodinámica. Editorial Mc Graw-Hill, 6.

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