Informe #2-Hernández,Song,Ureña PDF

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICALaboratorio de TermodinámicaLaboratorio #2, Sustancias PurasFecha de Entrega: 1 de mayo de 2020Presentado por:Luis Hernández 8- 944 -Kevin Song Zhu 8- 973 -Miguel Ureña 8- 942 -IntroducciónEn el siguiente informe desarrollaremos las tab...

Description

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Laboratorio de Termodinámica Laboratorio #2, Sustancias Puras Fecha de Entrega: 1 de mayo de 2020

Presentado por: Luis Hernández

8-944-2256

Kevin Song Zhu

8-973-2433

Miguel Ureña

8-942-1121

Introducción

En el siguiente informe desarrollaremos las tablas propuestas utilizando el programa TermoGraf V5.7 para analizar sustancias reales. Además, extraeremos las gráficas de T vs 𝜐 y P vs T del programa.

Además de los conocimientos proporcionados en el marco teórico del laboratorio. Para llenar completamente estas tablas debemos saber que en los análisis termodinámicos las fases son la formas en la que encontramos las sustancias, que son: • • • • •

Líquido Saturado Vapor Saturado Líquido Comprimido Vapor Sobrecalentado Mezcla

Desarrollo de la Experiencia Presión del Temperatura Clasificación Punto del Punto (elemento o de Crítico (°C) compuesto) Crítico (kPa) 3774.36 -140.65 Compuesto

Sustancia

Composición Química

Aire

𝑁 + 𝑂 + 𝐶𝑂2 + 𝐴𝑟 + 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑡𝑒𝑠 𝐻2 𝑂 22055

Agua Amoníaco Butano

373.976

Compuesto

𝑁𝐻3

11627

133.65

Compuesto

𝐶4 𝐻10

3718.1

150.8

Compuesto

Usos

Generación energía (eólica)

de

disolvente de sales y gases En productos de limpieza de hogar. Combustible hogares. Extintores

en

Dióxido de Carbono Etano

𝐶𝑂2

7383.5

31.06

Compuesto

𝐶2 𝐻6

5010.61

32.73

Compuesto

Aumentar el octanaje de la gasolina.

Etileno

𝐶2 𝐻4

5075

9.5

Compuesto

Heptano

𝐶7 𝐻16

2619.74

264.53

Compuesto

Maduración de frutos verdes. Se utiliza en pruebas para motores de gasolina.

Hexano

𝐶6 𝐻14

2926.37

232.98

Compuesto

Disolvente pinturas.

Isopentano

𝐶5 𝐻12

3408.9

187.83

Compuesto

Se utiliza en la producción de agentes propelentes.

𝐶𝐻4

4598.8

-82.595

Compuesto

Se usa en garrafas de gas para cocina.

3400

-146.95

Elemento

Refrigerante. Agente de soplado. Blanqueante, desinfectante y limpiador en la industria de la medicina.

Metano Nitrógeno

𝑁2

Octano

𝐶8 𝐻18

2399.63

294.36

Compuesto

Oxígeno

𝑂2

5042.9

-118.569

Elemento

para

Pentano

𝐶5 𝐻12

3239.53

193.85

Compuesto

Aditivo combustibles.

Propano

𝐶3 𝐻8

4235.93

96.67

Compuesto

Aprovechamiento energético como combustible.

Propileno

𝐶3 𝐻6

4613

91.75

Compuesto

Fabricación de telas filtrantes. Es utilizado como desinfectante (antiséptico). Se utilizaba como fluido limpiador (actualmente está descontinuado). Fue usado como como propulsor del espray del refrigerante y aerosol. Usado como un azeótropo en aplicaciones de baja temperatura. :Refrigerante para ultra bajas temperaturas.

Propil alcohol

---

5075.1

263.7

Compuestos

R-11

---

4409.2

198

Compuestos

R-12

---

4115.9

112.02

Compuestos

R-13

---

3869.7

28.85

Compuestos

R-14

---

3745

-45.65

Compuestos

R-22

---

4977.6

96.02

Compuestos

R-23

---

4835.8

25.92

Compuestos

R-114

---

3267.5

145.71

Compuestos

en

Se emplea en sistemas de aire acondicionado domésticos y en sistemas de refrigeración comerciales Refrigerante únicamente en sistemas de cascada. Se utiliza en enfriadores centrífugos de presión positiva para aire acondicionado y enfriamiento de procesos industriales.

R-123

---

3668

183.68

Compuestos

R-134a

---

4060.3

101.08

Compuestos

R-c318

---

2782.5

115.33

Compuestos

R-500

---

4425.8

105.51

Compuestos

R-502

---

4074.7

82.16

Compuestos

Estado inicial (Punto Crítico) Sustancia Agua Etileno Oxígeno Metano Etano Dióxido Carbono Propano Propileno Nitrógeno Amoníaco

Fase 𝝊 = (𝒎^𝟑/𝒌𝒈) Mezcla 3.155𝐸 − 3 Vapor 4.615𝐸 − 3 Sobrecalentado Vapor 2.293𝐸 − 3 Sobrecalentado Vapor 6.233𝐸 − 3 Sobrecalentado Mezcla 4.596𝐸 − 3 de Mezcla 2.155𝐸 − 3 Mezcla Mezcla Vapor Sobrecalentado Mezcla

5.066𝐸 − 3 4.405𝐸 − 3 3.184𝐸 − 3 4.208𝐸 − 3

Chillers centrífugos nuevos existentes Utilizado en refrigeradores y congeladores domésticos Propelente para alimentos. Transporte refrigerado. Se utiliza compresores pistón.

Estado Final (Condiciones Ambientales) Fase 𝝊 = (𝒎^𝟑/𝒌𝒈) Mezcla 3.155𝐸 − 3 Vapor 4.615𝐸 − 3 Sobrecalentado Vapor 2.293𝐸 − 3 Sobrecalentado Vapor 6.233𝐸 − 3 Sobrecalentado Mezcla 4.596𝐸 − 3 Mezcla 2.155𝐸 − 3 Mezcla Mezcla Vapor Sobrecalentado Mezcla

5.066𝐸 − 3 4.405𝐸 − 3 3.184𝐸 − 3 4.208𝐸 − 3

en de

Las siguientes gráficas representan las gráficas de T vs 𝜐 y P vs T respectivamente y están en el orden de la tabla superior.

Análisis de Resultados

1. ¿Todas las sustancias que brinda el software TermoGraf V5?7 son sustancias puras? Explique. •

Nosotros creemos que no porque en el listado brindado se encuentran compuestos que pueden ser separados y esto va en contra de la definición de sustancia pura.

2. ¿Cuáles sustancias requerirían un aumento de su temperatura para alcanzar la temperatura ambiente, partiendo desde el punto crítico? ¿Cuáles una gran disminución de dicha temperatura? ¿A qué puede atribuirse? •

Las sustancias que requieren un aumento de temperatura tomando en cuenta una temperatura de 30°C son: R-14, Oxígeno, Nitrógeno, metano, aire, R-13,R-23 y etileno. Las que deben disminuir su temperatura son: agua, amoniaco, butano, heptano, hexano, Isopentano, octano, pentano, propano, propileno, propil alcohol, R-11, R-12, R-22, R-114, dióxido de carbono y etano. Esto puede atribuirse a que las sustancias tratan de buscar el equilibrio térmico a partir de sus temperaturas críticas.

3. ¿Qué ocurre en el punto triple? Identifica las propiedades presión, volumen específico y temperatura del punto triple para las sustancias seleccionadas en el punto 3 de la sección de Procedimiento. •

En el punto triple existe un equilibrio entre las tres fases de una sustancia y se define con respecto a una temperatura y una presión de vapor. Al contar con 2 propiedades podemos definir los estados de nuestras sustancias. Sustancia Agua Etileno Oxígeno Metano Etano Dióxido de Carbono Propano Propileno Nitrógeno Amoníaco

Presión (kPa) 0.6117 0.12 0.52 11.7 8E-4 517 3.1E-7 4.1E-7 12.6 6.076

Temperatura (°C) 0.01 -69.15 -218.7916 -182.47 -183.26 -56.60 -187.68 -185.35 -209.97 -77.75

4. ¿Cuáles son las características de una sustancia en condición supercrítica? ¿En cuál fase se encontraría? 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 encontrarían en ambas fases (líquida y gaseosa).

Conclusión

Durante esta experiencia de laboratorio pudimos conocer las distintas propiedades que tienen algunas sustancias reales como, por ejemplo: las temperaturas críticas, presión crítica, la composición de algunos, etc. Además de que se pudo apreciar la importancia de la famosa campana termodinámica a la hora de determinar las fases en las que se encuentran sustancias a presión, temperatura o volumen determinados.

Referencias

[1] engel Yunus A., and Michael A. Boles. Termodinámica. 7ma Edición. McGraw Hill, 2012. [2] TermoGraf (Nº de versión 5.7). (2014). Windows. Grupo de Didáctica de la Termodinámica de la Universidad de Zaragoza....