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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SAN LUIS POTOSIFACULTAD DE CIENCIAS QUIMICASLABORATORIO DE _____________ TERMODINAMICA I _______________NOMBRE DE LA PRACTICA________ REFRIGERACION_ ____PRELABORATORIO No _______ 6 _ _____POSTLABORATORIO No________________NOMBRE DEL ALUMNO___________ KEVIN ORTEGA MARTELL ____...

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE SAN LUIS POTOSI FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

LABORATORIO DE _____________TERMODINAMICA I_______________

NOMBRE DE LA PRACTICA____________REFRIGERACION_____ ____

PRELABORATORIO No_______6______

POSTLABORATORIO No________________

NOMBRE DEL ALUMNO___________KEVIN ORTEGA MARTELL_____________

FECHA ______11-MAYO-2021____

DIA__MARTES__

HORA__11:00-13:00__

MAESTRO DE PRACTICA___JORGE RICARDO TORRES LUNA__

CALIFICACION___________

REFRIGERACION OBJETIVO Comprender el proceso de refrigeración por compresión que opera irreversiblemente y compararlo con el refrigerador de Carnot que es un sistema que opera reversiblemente.

GUIA DE ESTUDIOS 1.- En que consiste el refrigerador de Carnot? El refrigerador de Carnot, opera en sentido inverso al de la máquina de Carnot. El motor extrae calor de la fuente fría y lo cede a la fuente caliente, en contra de la tendencia natural del fujo de calor, por lo que es necesario invertir ("gastar") trabajo externo para que sea esto posib le. Cuando el ciclo de Carnot se opera en sentido contrario a las manecillas del reloj, todas las cantidades de calor y trabajo cambian de signo, en lugar de producir trabajo, se destruye, y se pierde calor del sistema. En este proceso de Carnot inverso es que se ha absorbido calor de la reserva a la temperatura más fría y se ha cedido calor a la reserva de calor con temperatura más alta, con un elevado costo energético, pues se ha destruido una considerable cantidad de trabajo. Este proceso genera una refrigeración y es conocido como el refrigerador de Carnot. 2.- A partir de la primera ley de la termodinámica, deduzca la expresión para obtener el trabajo destruido en el refrigerador de Carnot. Si una maquina térmica reversible opera para producir una cantidad positiva de trabajo en el entorno, entonces se extrae una cantidad positiva de calor de la reserva caliente y se envía la reserva fría. Suponiendo que llamamos a este ciclo directo de la máquina, si se invierte la maquina los signos de todas las cantidades de calor y trabajo se invierten. Se destruye trabajo, W< 0 se extrae calor de la reserva fría y lo absorbe la caliente. En el ciclo invertido al destruir trabajo se transfiere calor de la reserva fría a la caliente la maquina es un refrigerador: n= Q2 / -W = Q2 / - (Q1 + Q2) Pues W = Q1 + Q2 𝑉𝐵

W = WA-B + WB-C + WC-D + WD-A = nR (T1 – T2) ln 𝑉𝐴 Los trabajos en las transformaciones adiabáticas son iguales y opuestos. A partir de las ecuaciones 𝑉𝐶 𝑉𝐵 de las dos adiabáticas, la relación entre los volúmenes de los vértices es 𝑉𝐴 = 𝑉𝐷 lo que nos conduce a la expresión final de trabajo. 3.- Utilizando el experimento de Joule-Thomson, demuestre que en el proceso de expansión (proceso de estrangulamiento) la entalpía es constante. Supongamos, como observamos en la figura, que el gas fluye por un tubo horizontal, aislado adiabáticamente, que contiene un obstáculo. A un lado del obstáculo se mantiene la presión mayor P1, constante mediante una bomba, y al otro lado una presión menor P2. Esta presión P2 en muchos casos puede ser la presión del medio exterior, por ejemplo la presión atmosférica.

Las temperaturas a las presiones P1 y P2 son respectivamente T1 y T2. Aplicando la ecuación del primer principio para sistemas abiertos:

Debido a que el gas fluye lentamente W1 y W2 son prácticamente nulos, y W12/2 y W22/2 = 0. Como el tubo es horizontal h1 = h2. Además, por estar el sistema aislado adiabáticamente, Q=0. Por último, no hay trabajo de circulación, Wc=2 Este resultado nos indica que el valor de la entalpía es el mismo antes y después del proceso de estrangulamiento. Sin embargo como el proceso es irreversible, y por consiguiente no se conocen los estados intermedios, no se puede decir que la transformación se realice a entalpía constante. Es entonces conveniente aclarar que el proceso de Joule-Th omson no es una transformación isoentálpica, entendiéndose por transformación isoentálpica el lugar geométrico de todos los puntos que representan “estados de equilibrio” de la misma entalpía. No obstante, como la entalpía es una función de estado, en un proceso de estrangulamiento entre dos estados, se cumple que ΔH = 0 y si la transformación es elemental, dH = 0.

4.- ¿Bajo qué condiciones un fluido que experimenta un proceso de compresión y/o uno de expansión la entropía es constante? Bajo un sistema reversible y adiabático entonces la entropía es constante por lo tanto ΔS = 0 5.- ¿Bajo qué condiciones el cambio de entalpía es igual al calor? Presión constante, en un proceso cerrado mecánicamente reversible. 6.- ¿Por qué el ciclo de compresión de vapor es un ciclo irreversible? Mencione qué propiedad de estado nos indica lo anterior. Dos fuentes comunes de irreversibilidad son la fricción del fluido y la transferencia de calor hacia o desde los alrededores.

7.- Dibuje un diagrama de las isotermas de un gas real, señalando las fases presentes.

8.- ¿Qué es un vapor sobrecalentado? El vapor sobre calentado resulta de la calefacción continua de vapor de agua saturado a presión constante. En el punto donde sale del intercambiador de calor, toda la humedad se va evaporando del vapor de agua, produciendo un gas 100 por ciento seco 9.- ¿Qué es un líquido subenfriado? Es el estado termodinámico en el cual solo existe la fase líquida, la cantidad de calor por cada kilogramo de agua que se necesita para adicionar 1º C de temperatura corresponde a 4.2 (KJ / Kg), y que corresponde al calor que agregamos al agua . El titulo se puede definir como la masa de vapor presente en una mezcla total. 10.- ¿Qué es el punto crítico de un gas? Un punto crítico es aquel límite para el cual el volumen de un líquido es igual al de una masa igual de vapor o, dicho de otro modo, en el cual las densidades del líquido y del vapor son iguales. Si se miden las densidades del líquido y del vapor en función de la temperatura y se representan los resultados, puede determinarse la temperatura crítica a partir del punto de intersección de ambas curvas. Temperatura y presión por encima de la cual no se puede condensar un gas. 11.- Investigar las características de los residuos que se generan en la práctica, así como el tratamiento que se les dará a estos. Glicol: el producto debe ser manipulado con los mismo cuidados que se toman para cualquier otro producto químico industrial. Las personas que trabajan con el producto deberán lavarse las manos y la cara antes de comer, beber o fumar. Quitar la ropa contaminada y el equipo de protección antes de entrar a las áreas de comedor. Evitar la inhalación de vapores y el contacto directo o prolongado con la piel y ojos mediante el uso de equipo de protección personal.

METODOLOGIA INICIO

Medir la presión barométrica 1

Revisar que el vaso de vidrio de 5 L que contenga un serpentín por donde circula refrigerante y que funciona como el evaporador contenga la suficiente cantidad de glicol para cubrir el serpentín. 2

Revisar que el vaso de vidrio de 5 L esté conteniendo un serpentín y que funciona como el condenador contenga la cantidad de agua destilada suficiente para cubrir el serpentín y que se encuentre a la temperatura ambiente. En caso de que la temperatura sea superior, conectar una bomba para cambiar el agua. Desconecte la bomba 3

Tome las temperaturas del agua y del glicol. 4

Encienda el banco de refrigeración y opérelo durante 21 minutos 5

Al terminar esta operación, tome las siguientes temperaturas del sistema: a la entrada del compresor T1, a la salida del compresor T2 y a la salida del condensador T3 6

Lea las presiones en los manómetros azules, PB1 Y PB2 que indican presiones bajas 7

Lea las presiones en los manómetros rojos, PA1 Y PA2, que indican presiones altas 8

Tome la temperatura de la reserva fría, Tf, del glicol en el evaporador y la de la reserva caliente, Tc, del agua del condensador 9

Apague el banco de refrigeración. Presione el botón STOP, baje el interruptor y desconecte tomando la clavija (no jale el cable). 10

FIN...