Asignacion # 5 Lab1 termodinamica PDF

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Universidad Tecnológica de PanamáFacultad de Ingeniería MecánicaLaboratorio de Termodinámica 1Asignación # 5Sustancias PurasEstudiantes: Ana Carpintero 6724-Omar Marciaga 7-714-Rosa Wu 6-723-Introducción:en este laboratorio estaremos analizando en concepto de sustancias puras y veremos diferentes ti...

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Universidad Tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería Mecánica Laboratorio de Termodinámica 1 Asignación # 5 Sustancias Puras Estudiantes: Ana Carpintero 6724-100 Omar Marciaga 7-714-2246 Rosa Wu 6-723-456 Introducción: en este laboratorio estaremos analizando en concepto de sustancias puras y veremos diferentes tipos de sustancias, con esto apreciaremos cuales son y cómo se comportan según sus propiedades y en qué estado se encuentran. Utilizaremos el programa de TermoGraf para saber los estados de estas sustancias y cuando llegan a su punto máximo crítico según el análisis de estas. También analizaremos las diferentes gráficas que existen en el programa para encontrar el punto triple de las sustancias que existen en dicho programa. Objetivo General:

-

Comprender el concepto de sustancia pura y sus diferencias a nivel de propiedades y usos.

Objetivos Específicos: - Identificar sustancias puras en la herramienta TermoGraf V5.7 y clasificarlas según sus características funcionales.

-

Obtener una tabla de datos de propiedades de diversas sustancias, identificar sus regiones de fases termodinámica y compararlas.

Materiales 1. Computadora de escritorio o portátil. 2. Software TermoGraf V5.7 Marco Teórico: Una sustancia pura es cualquier sustancia cuya composición química es invariante en toda su extensión, sin importar la fase en la cual exista. Una sustancia pura no se puede descomponer en otras sustancias más simples utilizando métodos físicos. Dentro de las sustancias puras se distinguen dos tipos: elementos y compuestos; es decir, aquellas sustancias formadas por la combinación química de dos o más elementos distintos de la tabla periódica. Ejemplos de sustancias puras son el agua, el cobre y el hierro. Comúnmente en Termodinámica, seleccionamos sustancias puras para su estudio; es decir, se convierten en nuestro sistema termodinámico. A diferencia del uso común del término estado, conocido hasta el momento por las bases de química; en Termodinámica, un estado es la condición del sistema, descrita por sus propiedades.

Dependiendo de la naturaleza química; así como de la cantidad y tipo de interacciones energéticas a través de ellas, ocurrirán cambios en su estado; en mayor o menor magnitud. Un proceso es un cambio de un estado de equilibrio a otro. Las propiedades cambian de un estado a otro en un proceso. En la práctica es posible identificar la ocurrencia de diversos tipos de procesos, entre ellos los más comunes:

● Proceso Isobárico: A presión constante. ● Proceso Isotérmico: A temperatura constante. ● Proceso Isocórico o Isométrico: A volumen constante. Procedimiento:

1. Se iniciará la sesión de laboratorio, explicando el uso del software TermoGraf V5.7. Se darán las indicaciones pertinentes para instalar dicho software y realizar la configuración necesaria para trabajar con modelo de cálculo de sustancia real y sistema cerrado. 2. A continuación, completar la siguiente tabla para 5 sustancias de las que brinda el software, utilizando los datos que aparecen en el programa para cada una de ellas al dar click en e información adicional disponibles en diversas fuentes bibliográficas. Observación: Considerar sólo aquellas sustancias cuyos datos se encuentran completos en TermoGraf V5.7. Observará en marrón aquella zona que no cuenta con información en el software. Tabla N°1. Características por identificar para las sustancias suministradas por TermoGraf V5.7 Sustancia

Composi ción quími ca

Presión del punto crítico (kPa)

Temperatura del punto crítico (° C )

Amoniaco (Real)

𝑁𝐻3

11627

133.65

Volumen específico del punto crítico (m3/kg) 4.208E-3

Nitrógeno( Real)

𝑁2

3400

-146.95

3.18E-3

Dióxido de Carbono (Real) Metano (Real)

𝐶𝑂2

7383.5

31.06

2.155E-3

𝐶𝐻4

4598.8

-82.595

6.233E-3

Oxígenos (Real)

𝑂2

5042.9

-118.569

2.293E-3

Usos

fabricación de plásticos producción de fertilizante empleado en los extintores puede utilizarse como combustible Producción de acero, plástico, textiles.,

3. En una primera ventana, presente diagramas P-vs- T y T- vs –v para las 5 sustancias antes estudiadas. Para cada una de ellas, grafique un proceso isocórico, isobárico e isotérmico y complete la tabla siguiente para cada tipo de proceso. P vs V Amoniaco

Nitrógeno

Dióxido de Carbón

Metano

Oxígeno

T vs V Amoniaco

Nitrógeno

Dióxido de Carbono

Metano

Oxigeno

Tabla N°2. Propiedades de las sustancias seleccionados en los estados inicial y final tras sufrir un proceso isométrico.

Sustancia

Estado inicial Fase

Amoniaco Nitrógeno Dióxido de Carbono Metano Oxigeno

Mezcla Vapor sobrecalentado mezcla Vapor sobrecalentado Vapor sobrecalentado

Estado final 𝑣 = 𝑚3 /𝑘𝑔

2.49E-3 2.471E-3 2.75E-3 7.1E-3 2.088E-3

Fase Mezcla Vapor sobrecalentado Mezcla Vapor sobrecalentado Vapor sobrecalentado

𝑣 = 𝑚3 /𝑘𝑔 0.015448 0.019658 0.030279 0.02855 7.779E-9

Preguntas: 1. ¿Todas las sustancias que brinda el software TermoGraf V5?7 son sustancias puras? Explique. Consideramos que en el listado que muestra el programa, no todas las sustancias son puras ya que hay compuestos que pueden ser separados y esto va en contra de la definición de sustancias puras. 2. ¿Cuáles son las características de una sustancia en condición supercrítica? ¿En cuál fase se encontraría? 3. Una sustancia en condiciones supercríticas es aquella que su presión y temperatura están en condiciones que superan a su punto crítico. Debido a que estas sustancias se comportan como híbridos entre un líquido y un gas, se puede decir que se encontrarán en ambas fases (líquida y gaseosa). Conclusión: En este laboratorio logramos conocer el programa Termograd v5.7, donde logramos reconocer distintas propiedades como las sustancias reales: las temperaturas críticas, presión crítica, la composición de algunos, etc. Recocimos los diferentes procesos como el isobárico, isobárico, y isotérmico, haciendo graficas de estas. Además de apreciar la importancia de campana termodinámica en la gráfica de P vs v. Referencias: 1. Çengel, Y., Boles, M., 2008, TERMODINÁMICA, Sexta Edición, McGraw-Hill. 2. Wark, Kenneth Jr.; Richards, Donald “Termodinámica” 6ta Edición; Editorial Mc-Graw Hill; España, 2001.

3. https://www.youtube.com/watch?v=spVTjkE8bOQ...