Determinación De Las Propiedades P-V-T De Una Sustancia Pura Para Calcular El Factor De Compresibilidad De Su Vapor.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BÁSICA II

PRÁCTICA NÚMERO CINCO

Determinación de las propiedades P-V-T

de una sustancia pura para calcular el factor

de compresibilidad de su vapor.

Sección: B

Mendoza González Jessica del Carmen

Grupo: 2IM21

Profesor: Ing. Celerino Arellano Herrera

2° Semestre

NOMBRE DE LA PRACTICA

Determinación de las propiedades P-V-T de una sustancia pura para calcular el factor de compresibilidad de su vapor.

OBJETIVO

Es calcular el factor de compresibilidad de un vapor así como construir los diagramas de P-T y P-V del vapor de agua a partir de los datos obtenidos en el laboratorio.

INTRODUCCION TEORICA

La presión de un gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene, el volumen que ocupa, la temperatura a la que se encuentra y la cantidad de sustancias que lo contienen (numero de moles) están relacionadas. A partir de las leyes de Boyle, Charles y Avogadro se puede determinar la ecuación de estado de los gases Ideales.

Pv=nRT

El factor de compresibilidad Z, es un factor de corrección, que se introduce en la ecuación de estado de gas ideal para modelar el comportamiento de los gases reales, los cuales se pueden comportar como gases ideales para condiciones de baja presión y alta temperatura, tomando como referencia los valores del punto crítico, es decir, si la temperatura es mucho más alta que la del punto crítico, elgas puede tomarse como ideal, y si la presión es mucho más baja que la del punto crítico el gastambién se puede tomar como ideal.

La desviación de un gas respecto de su comportamiento ideal se hace mayor cerca del punto crítico.

Puede ser obtenido experimentalmente dividiendo el volumen real de n moles de un gas a P y T por el volumen ideal ocupado por la misma masa de gas a iguales condiciones de P y T.

El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón entre el volumen molar de un gas real (Vreal) y el correspondiente volumen de un gas ideal (Videal),

Y se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuación de los Gases Ideales. Partiendo de esta definición y recordando que

Sustituyendo en la definición de Z:

Por lo tanto:

Es decir Z representa un factor de corrección para la ecuación de los gases ideales. Con base en esto se encuentra tres tipos de comportamiento distintos:

• Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (altas temperaturas y bajas presiones).

• Z > 1, gases como el Hidrógeno y Neón, difícilmente compresibles (altas temperaturas y presiones).

• Z < 1, gases como el O2, Argón y CH4, fácilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones).

DESARROLLO:

1. Instalar el equipo Ramsay – Young, como lo muestra la figura siguiente.

2. Vaciar agua destilada al matraz de tres bocas conectado al refrigerante, hasta la altura de la manta de calentamiento.

3. Colocar el termómetro y el manómetro en el mismo matraz de tres bocas, cuidando de que el termómetro no toque al líquido.

4. La entrada de agua del refrigerante, se conecta a la válvula de agua, mediante una manguera de latex y la descarga se manda a drenaje mediante otra manguera, luego abrir la válvula.

5. Cerrar la válvula que controla al vacío.

6. Conectar la bomba de vacío al sistema eléctrico y arrancar.

7. Conectar la manta de calentamiento al sistema eléctrico, para calentar el agua hasta punto de ebullición, entonces se desconecta la manta y se hacen las lecturas de temperatura y presión en los instrumentos correspondientes.

8. Se abre la válvula que controla el vacío, hasta que la columna mas alta de mercurio en el manómetro descienda 2.5 cm.

9. Se vuelve a conectar la manta y se espera hasta que el agua vuelva a hervir, para obtener datos de temperatura y presión.

10. Se continúa con este procedimiento, hasta que las ramas de mercurio en el manómetro se nivelen.

MATERIAL UTILIZADO

1. Bomba para hacer vació.

2. Refrigerante de rosario.

3. Mangueras de latex para las múltiples conexiones.

4. Manómetro en forma de U con mercurio.

5. Manta de calentamiento y termómetro.

6. Matraz

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