Práctica 3- Cambio de entropía en un líquido PDF

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Con el inge jaime isaac...

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Práctica No. 3 Cambio de Entropía en un líquido Elementos de competencia: Realiza las mediciones de propiedades termodinámicas de un sistema con los equipos correspondientes para determinar cambios de energía. Evidencia de aprendizaje: completar el instructivo de prácticas. Criterios de desempeño:

Revisión bibliográfica Desarrollo de la práctica (Observaciones, cálculos, gráficas) Conclusiones Bibliografía Limpieza y claridad en la presentación TOTAL

Ponderación 20 % 30% 30% 10% 10% 100%

Obtenido

Actividades de aprendizaje: Mediante una lectura reflexiva y un seguimiento ordenado de las sesiones de trabajo, se responde y completa el instructivo de prácticas como se indica. Instrucciones: Responda las siguientes preguntas 1. Enunciar los dos postulados de la segunda ley de la termodinámica Kelvin-Plank: establece que ninguna máquina térmica puede producir una cantidad neta de trabajo mientras intercambia calor con un solo depósito. Clausius: ningún dispositivo puede transferir calor de un cuerpo más frío a otro más caliente sin dejar un efecto sobre los alrededores. 2. Definir la entropía Magnitud física que, mediante calculo permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. 3. Describa el principio de incremento de entropía Cuando un sistema termodinámico pasa en proceso reversible e isométrico del estado 1 al estado 2, el cambio en su entropía es igual a la cantidad de calor intercambiado entre el sistema y el medio dividido por su temperatura absoluta. 4. Definir lo que es un vapor Estado en el que se encuentra un gas como el que se halla a un nivel inferior al de su punto crítico: esta hace referencia a aquellas condiciones de presión y temperatura por encima de las cuales es imposible obtener un líquido de comprensión. Un gas cumple con una característica bien definida: no tiene forma ni volumen propios, sino que se adapta al recipiente que lo contiene.

Desarrollo de la práctica: ➢ Colocar en un matraz de 500 ml, 150 mililitros de agua y medir su temperatura y su fase. ➢ Poner el matraz con el agua sobre el elemento de calentamiento ajustando la potencia del

reóstato al 50% o seguir la instrucción del profesor. ➢ Montar un sistema de refrigeración sobre el matraz como se observa en la Figura 3.1. ➢ Desde el inicio del calentamiento, anotar en una tabla la temperatura, presión y la fase del

agua en intervalos de 1 minuto. ➢ Realizar las mediciones hasta observar tres mediciones de temperaturas constante (punto de

ebullición) ➢ Apagar el elemento de calentamiento.

Figura 3.1 Sistema en reflujo para el calentamiento de agua en reflujo

Cálculos y gráficas 1. Utilizando la tabla de agua, determine el cambio de entropía en cada intervalo de tiempo y

repórtelo en la tabla 3.1. Tabla 3.1. Evolución del calentamiento de agua Tiempo (min) Temperatura(°C)

Presión (kPa)

Fase

s (kJ/Kg*K)

0

24

101.3

Liquido comprimido

0.3672

3

32

101.3

Liquido comprimido

0.47612

6

47

101.3

Liquido comprimido

0.6646

9

56

101.3

Liquido comprimido

0.7689

12

64

101.3

Liquido comprimido

0.8937

15

73

101.3

Liquido comprimido

0.99152

18

89

101.3

Liquido comprimido

1.1929

21

94

101.3

Liquido comprimido

1.2504

24

97

101.3

Liquido Saturado

1.27312

27

97

101.3

Liquido saturado

1.27312

Se hizo interpolación en las temperaturas de 32°C, 47°C, 73°C y 97°C: 𝑦1 − 𝑦 𝑥1 − 𝑥 = 𝑥1 − 𝑥2 𝑦1 − 𝑦2 Para 32°C:

Para 73°C:

30 − 32 0.4368 − 𝑦 = 30 − 35 0.4368 − 0.5051

0.9551 − 𝑦 70 − 73 = 70 − 75 0.9551 − 1.0158

∆𝑠 = 0.47612 Para 47°C:

∆𝑠 = 0.99152 Para 97°C:

45 − 47 0.6386 − 𝑦 = 0.6386 − 0.7038 45 − 50

95 − 97 1.2504 − 𝑦 = 1.2504 − 1.3072 95 − 100

∆𝑠 = 0.6646

∆𝑠 = 1.27312

2. En un diagrama T vs. s dibuje el proceso que siguió el agua al evaporarse.

Diagrama T-s Temperatura (°T)

120 100 80 60 40 20 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

(s) Entropía (kJ/kg*K) Conclusiones: La entropía es simplemente el aumento o disminución de energía en un proceso irreversible que son tan cotidianos en la vida diaria. Podemos observar de acuerdo a los resultados obtenidos y a la gráfica realizada que al aumentar la temperatura, también la entropía aumenta.

Bibliografía: Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2014). Termodinámica (Octava ed.). México, D.F.: McGraw-Hill....