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Universidad Tecnológica de PanamáFacultad de Ingeniería IndustrialLicenciatura en Ingeniería Logística y Cadena de SuministroIII AñoI SemestreLaboratorio de TermodinámicaSustancias PurasEstudiantes:Barochis, Sofía 8-953-Ramírez, Davianys 8-940-Castillo, Alexis 8-9 51-Ovalle, Toshira 8-958-Grupo:1CLP...

Description

Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de Ingeniería Industrial

Licenciatura en Ingeniería Logística y Cadena de Suministro III Año

I Semestre

Laboratorio de Termodinámica Sustancias Puras

Estudiantes:

Barochis, Sofía

8-953-525

Ramírez, Davianys

8-940-954

Castillo, Alexis

8-951-259

Ovalle, Toshira

8-958-2415

Grupo: 1CL132

Profesora: Stacy Santamaría

Fecha: 11/05/2021

1

Índice de Contenido

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................................... 3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ......................................................................................................................... 4 MATERIALES........................................................................................................................................... 4 INDICACIONES......................................................................................................................................... 4 COMPLICACIONES .................................................................................................................................. 4 RESULTADOS ................................................................................................................................................... 5-13 PREGUNTAS ...................................................................................................................................................14-15 CONCLUSIONES ................................................................................................................................................... 16 BIBLIOGRAFÍAS

................................................................................................................................................... 17

Índice de Tablas e Ilustraciones TABLA 1: Características por identificar para las sustancias suministradas por el Termo Graf V5.7 .............. 5 TABLA 2: Propiedades de las sustancias seleccionados en los estados inicial y final para sufrir un proceso isométrico……………………………………………………………………………………………………….5 GRAFICAS DE 1 A LA 20 ……………………………………………………………………………6 -10 TABLA 3:

Sustancias seleccionados bajo condiciones ambientales (temperatura y presión) ........................... 11

GRAFICAS DE 21 A LA 30 ………………………………………………………………………….11 - 13

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Introducción

Podemos considerar una sustancia pura aquella que mantiene la misma composición química en todos los estados. Una sustancia pura puede estar conformada por mas de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de dicha sustancia. El aire se considera una sustancia pura mientras se mantiene en su estado gaseoso, y esto se debe a que el aire está conformado por diversos elementos que tienen diferentes temperaturas de condensación a una presión específica.

Pueden presentarse en: 1. estado sólido, líquido o gaseoso 2. estado de equilibrio como mezcla de dos o más estados. Pueden ser de un elemento (H2, O2) o varios elementos ( H2O).Podemos mencionar algunas características tales como: homogéneas en su composición química: cada porción del sistema debe tener los mismos constituyentes químicos, combinados del mismo modo y en proporciones idénticas. Otra que podemos mencionar es que son invariables en su composición química, la misma no debe variar en el tiempo y por última no tienen que ser física o macroscópicamente homogéneas. Dentro de las sustancias puras se distinguen dos tipos: elementos y compuestos; es decir, aquellas sustancia formada 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. 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.

3

Proceso Experimental

1. Para completar la tabla usamos los datos que el termo nos brindaba con la configuración en sustancias reales y las unidades de medida correspondientes a las tablas.Lo siguiente fue ir seleccionando cada sustancia e ir rellenando con lo que nos indicaba. Determinamos si era compuesto o elemento ya que esto no lo especificado el termografía y con nuestros conocimientos adquiridos en secundaria pudimos completarlo.

2. Para las siguientes tablas de la pregunta 2 y 3 hicimos básicamente lo mismo mostrando el estado inicial y el estado final de la sustancias mostrando las fases y el volumen y pudimos demostrarlo gráficamente.

- Materiales: Software TermoGraf ,computadora y libros de referencias - Complicaciones: punto triple, Identificación las propiedades presión, volumen específico y temperatura del punto triple.

4

Resultados

1. Tabla 1: Características por identificar para las sustancias suministradas por el TermoGraf V5.7 Obtenida de: Guía de Laboraotio #2 – Sustancias Puras Composición Química

Presión del punto crítico

H2O N2 (78%), O2 (20%), otros (2%)

22055

Temperatura del punto crítico 373.976

3774.36

-140.65

compuesto

Amoniaco Butano

NH3 C4H10

11627 3718.1

133.65 150.8

compuesto compuesto

Dióxido de carbono

CO2

7383.5

31.06

compuesto

5010.61

32.73

compuesto

5075 2619.74

9.5 254.53

compuesto compuesto

2926.37

232.98

3408.9

187.83

Sustancia Agua Aire

Clasificación (elemento o compuesto) compuesto

C2H6 Etano Etileno Heptano

C2H4 C7H16

Hexano

C6H14

Isopentano

2.

C5H12

Usos hidratar Ayudar a generar combustión Limpiar Cocinar Regular la temperatura superficie de la Tierra

de

Fabricación de compuestos intermedios de la síntesis orgánica Maduración de frutos Disolvente totalmente apolar

compuesto

Disolvente para algunas pinturas y procesos químicos

compuesto

Productos petróleo

derivados

Tabla 2: Propiedades de las sustancias seleccionados en los estados inicial y final para sufrir un proceso isométrico. Obtenida de: Guía de Laboraotio #2 – Sustancias Puras

del

Gráficas de los valores de la tabla 2 ( P vs T) y ( T vs V)

1. Agua Gráfica #1: Diagrama P vs T del agua Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #2: Diagrama T vs V del agua Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

2. Aire

Gráfica #3: Diagrama P vs T del aire Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #4: Diagrama T vs V del aire Obtenida de: Software TermoGraf V5.

6

3. Amoniaco

Gráfica #5: Diagrama P vs T del Amoniaco Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #6: Diagrama T vs V del Amoniaco Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

4. Butano

Gráfica #7: Diagrama P vs T del Butano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #8: Diagrama T vs V del Butano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

7

5. Dioxido de Carbono

Gráfica #9: Diagrama P vs T del Dioxido de Carbono Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #10: Diagrama T vs V del Dioxido de Carbono Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

6. Etano Gráfica #11: Diagrama P vs T Etano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #12: Diagrama T vs V del Etano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

8

7. Etileno

Gráfica #13: Diagrama P vs T del Etileno Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #14: Diagrama T vs V del Etileno Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

8. Heptano

Gráfica #15: Diagrama P vs T del Heptano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #16: Diagrama T vs V del Heptano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

9

9. Hexano Gráfica #17: Diagrama P vs T del Hexano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #18: Diagrama T vs V del Hexano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

10. Isopentano

Gráfica #19: Diagrama P vs T del Isopentano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

Gráfica #20: Diagrama T vs V del Isopentano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

10

3. Tabla 3: sustancias seleccionados bajo condiciones ambientales (temperatura y presión) Obtenida de: Guía de Laboraotio #2 – Sustancias Puras Sustancia Agua Aire Amoniaco Butano Dióxido de carbono Etano etileno Heptano Hexano isopentano

Fase Liquido Gas Gas vapor Gas vapor Gas Gas vapor Gas Liquido Liquido Gas vapor

V(m3/kg) 1.005E-3 0.86141 1.45102 0.41677 0.5643 0.82464 0.88466 1.482E-3 1.528E-3 0.33118

1. Agua Gráfica #21: Diagrama P vs V del agua Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

2. Aire

Gráfica #22: Diagrama P vs V del aire Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

3. Amoniaco

Gráfica #23: Diagrama P vs V del Amoniaco Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

11

4. Butano Gráfica #24: Diagrama P vs V del Butano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

5. Dioxido de Carbono Gráfica #25: Diagrama P vs V del Dioxido de Carbono Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

6. Etano Gráfica #26: Diagrama P vs V del Etano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

7. Etileno Gráfica #27: Diagrama P vs V del Etileno Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

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8. Heptano Gráfica #28: Diagrama P vs V del Heptano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

9. Hexano Gráfica #29: Diagrama P vs V del Hexano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

10. Isopentano

Gráfica #30: Diagrama P vs V del Isopentano Obtenida de: Software TermoGraf V5.7

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Preguntas

1.

¿Todas las sustancias que brinda el software TermoGrafV5.7 son sustancias puras? Explique. R/. Si, en TermoGraf todas las sustancias que nos brindan son puras, esto es basándonos en la definición de las sustancias puras que dice: “Las sustancias puras son aquellas que tienen una composición química fija y definida, o sea, que no varía sin importar las condiciones físicas en que dicha sustancia se encuentre”. Todas las sustancias que nos brinda el programa cumplen con este requisito, inclusive los refrigerantes. Ya que sus composiciones químicas jamás van a cambiar.

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? R/. Basándonos en la tabla n°2 del informe de nuestras sustancias: Requieren Disminución de temperatura: Agua Butano

Requieren Aumento de temperatura: Aire Etileno

Amoniaco Dióxido de Carbono Etano Heptano Hexano Isopentano Esto puede ser atribuido al comportamiento de los gases ideales, ya que teniendo en cuenta que las sustancias que aumentan su temperatura para llegar a temperatura ambiente son gases.

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3.

¿Qué concluye al momento de comparar las fases de las diversas sustancias puras en condiciones ambientales? ¿Qué relación existe entre el volumen específico de la sustancia y su densidad? R/. Podemos concluir al analizar y comparar las diversas sustancias en condiciones ambientales, que estas a pesar de su cambio de temperatura no pierden su composición química, aunque en ciertas sustancias, la densidad podrá variar al pasar de una fase de solido a líquido, como ejemplo de esto el hielo. Densidad se define como la masa por unidad de volumen y Volumen especifico es el recíproco de la densidad, es decir, el volumen ocupado por la unidad de masa.

4.

¿Qué ocurre en el punto triple? Identifica las propiedades presión, volumen específico y temperatura del punto triple. R/. El punto triple es donde coexisten simultáneamente las 3 fases, de una sustancia en un diagrama P VS T. Sustancias Temperatura Presión (kpa) (k) Agua 273.16 0.61173 54.3584

0.152

Amoniaco

195.4

6.06

Butano

134.6

0.0007

Dióxido de Carbono Etano

216.55

517

89.89

0.0008

104

0.12

Aire

Etileno

5.

¿Cuáles son las características de una sustancia en condición supercrítica? ¿En cuál fase se encontraría? R/. La característica de tener una sustancia pura en una condición crítica significaría que están en un punto preciso, donde la sustancia pase de líquido a vapor en este las fases de liquido y vapor saturado en la sustancia son iguales, Dicho cambio en las propiedades les confiere a los fluidos supercríticos características especiales que los hacen eficientes para procesos que involucran reacciones químicas y extracción de compuestos de alto valor. los puntos críticos se forman cuando una sustancia está en presión y temperaturas superiores a sus puntos críticos. La extracción de fluidos supercríticos (SPE) se fundamenta en las propiedades que presentan los disolventes cuando se encuentran en ese estado.

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Conclusiones

1. Sofía Barochis Se puede concluir que en termodinámica seleccionamos sustancias puras para el estudio que se convierten en nuestro sistema termodinámico y a diferencia del uso común de términos de estado, en esta materia podemos decir que un estado es la condición del sistema descrita por sus propiedades.ñ La fases vendrían siendo sólido, líquido y gas y se puede ver también que la herramienta termografias Graf no fue muy útil para completar las tablas y realizar las gráficas que muestran distintos valores de sustancias en condición ambientales o en puntos críticos

2. Conclusión: Alexis Castillo. Las fases o estados describen las condiciones momentáneas de un sistema termodinámico. Las variaciones en las propiedades intensivas de un sistema determinan el cambio de fase a otro, el conocimiento de estas variaciones, así como el saber interpretar los gráficos de relación entre las propiedades de las fases o los estados, de estas sustancias puras nos ayudan a comprender o describir el comportamiento de un sistema termodinámico. 3. Conclusión Toshira Ovalle El propósito de este laboratorio fue identificar las sustancias puras utilizadas en el software Termograf. Estudiamos los puntos críticos e identificamos las fases en las que se encontraban Dichas sustancias. Sabemos que una sustancia pura es aquella cuya composición no varia y dependiendo de los valores que tengamos en la presión o temperatura dichas sustancias las podemos encontrar como: liquido, solido, vapor o a veces pueden encontrarse en dos o 3 fases al mismo tiempo. 4. Davianys Ramírez La sustancia pura puede presentarse en distintas fases: sólido, líquido y gaseosa. Dependiendo de los valores de presión y temperatura una sustancia puede estar como sólido, líquido o vapor o presentarse en dos o tres fases a la vez. Un proceso isocórico o isovolumétrico se presenta cuando el volumen del sistemapermanece constante. Debido que la variación de volumen es 0, no se realiza trabajo ni sobre el sistema ni de este ultimo sobre los alrededores, por lo que se cumpleque Tr=0 y ∆Ei=Q.

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Bibliografía

1. Ayora Díaz, Steffan Igor (2002) Globalización, conocimiento y poder: médicos locales y sus luchas por el reconocimiento en Chiapas. Ciudad de México: Plaza y Valdés/ Universidad Autónoma de Yucatán. 2. Cengel, Y., Boles, M., 2008, TERMODINÁMICA, Sexta Edición, McGrawHill.2.Wark, Kenneth Jr.; Richards, Donald “Termodinámica” 6ta Edición; Editorial McGrawHill; España, 2001.

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