Informe de laboratorio de fisicoquimica: Termodinamica de gases

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UNIVERSIDAD NACIONAL

“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO”

FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS, GEOLOGIA Y METALURGIA

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TEMA:

TERMODINAMICA DE GASES                          

DOCENTE:

Dr. Edson YUPANQUI TORRES

ALUMNO:

HUERTA RONDAN Henry Cristian………… 122.0802.

HUARAZ - 2016

INTRODUCCIÓN

              En el presente informe de laboratorio se plasmó lo realizado en la práctica de laboratorio N° 4 acerca del tema: el estudio de todas las funciones termodinámicas para un proceso isotérmico para gases ideales. Para el cual se hizo las mediciones con el mayor cuidado posible (al 0.1 ml). La muestra gaseosa estudiada es el aire, la que tratamos como si tuviera un comportamiento de gas ideal y que se trata de un sistema cerrado y por lo tanto su energía y masa son constantes.

De acuerdo a los datos obtenidos en la realización de la práctica de laboratorio, se pasó a comprobarlo analíticamente mediante operaciones (cálculos matemáticos) con fórmulas y principios termodinámicos del tema en estudio; los cuales están plasmados en el presente informe.

                                                        El alumno

TERMODINÁMICA DE GASES

1. OBJETIVOS

Determinar las funciones termodinámicas en un proceso para un gas ideal (aire).

1.   FUNDAMENTO TEORICO

El fundamento del presente trabajo se centra en teorías y conceptos necesarios para una mejor comprensión, los cuales detallaremos a continuación:

1. TERMODINAMICA: Estudia los mecanismos de transformación o transferencia de energía de un cuerpo a otro dentro de un sistema. Se llama sistema termodinámico a toda porción del universo limitado por su contorno y alrededores.

2. SISTEMAS TERMODINÁMICOS: Se llama sistema termodinámico a toda porción del universo limitado por su contorno y alrededores

1. SISTEMAS ABIERTOS: Es aquel sistema que puede intercambiar energía y materia con el entorno.
2. SISTEMAS CERRADOS: Es aquel sistema en el que no existe intercambio de materia, pero sí de energía con el entorno
3. SISTEMAS AISLADOS: Es un sistema en el que no se produce transferencia de energía ni de materia entre el sistema y el entorno, donde el límite de la frontera será cubierta por un material aislante.

1. ESTADO TERMODINÁMICO

Es aquel punto en el cual queda definido las propiedades físicas y químicas del sistema, es decir, cuando se dan un número mínimo de propiedades termodinámicas que fijan el sistema.

1. FUNCIONES DE ESTADO

Son propiedades que dependen del estado actual del sistema y no de sus antecedentes, ejm: V, T, P, H, E, S, G, etc.

1. FUNCIONES DE LÍNEA

Son propiedades que dependen de la trayectoria de la transformación del sistema, ejm: calor (q), trabajo (w).

1. ESTADO DE EQUILIBRIO: Se considera que un sistema se encuentra en equilibrio cuando sus variables termodinámicas no varían  y son iguales en todos los puntos del sistema. Para determinar el estado de equilibrio basta con tener en cuenta las variables (P, V, T) las cuales son capaces por si solas de definir en estado de un sistema.
2. PROCESOS TERMODINÁMICOS: Es una transformación en la que un sistema intercambia energía con su entorno, pasando de un estado inicial de equilibrio a otro estado final de equilibrio. Pueden ser:

1. PROCESOS REVERSIBLES: a través de etapas tan cortas que las variables del sistema no varían apreciablemente entre etapas. El sistema está en constante equilibrio con el entorno y pueden invertirse mediante un cambio infinitesimal.
2. PROCESOS IRREVERSIBLES: El sistema cambia tan rápido que no puede restablecer el equilibrio con su entorno. Un pequeño cambio en las variables no consigue invertir el proceso.
3. PROCESO ISOTERMICO: Cuando el cambio ocurre a temperatura constante (T = cte).
4. PROCESO ISOBARICO: Cuando en el cambio la presión es constante (P = cte)
5. PROCESO ISOCORICO: Cuando en el cambio el volumen es constante (V = cte)
6. PROCESO ADIABATICO: Cuando no hay intercambio de calor entre el sistema y el entorno, mientras el cambio ocurre (q = 0)
7. PROCESO CICLICO: Cuando el sistema retorna a su estado inicial después de realizar una serie de cambios.

1. PRESION  BAROMÉTRICA: Es la presión que ejerce  el aire sobre los cuerpos, bebido a la acción  del campo gravitatoria.

La  densidad del aire varía con la altura, por consiguiente con la intensidad del campo gravitatorio. Ahora bien, la presión del gas es proporcional a la densidad del gas, entonces la presión atmosférica es máxima en el nivel del mar y es mínimo e igual a cero en el límite de la  atmósfera.

1. MANÓMETRO: Es aquel dispositivo que se utiliza para medir la presión de un gas encerrado en un recipiente. La presión manométrica de un gas es igual a la presión hidrostática, es decir a la columna del liquido en el tubo abierto.

1. PRESION RELATIVA MANOMETRICA: Es la diferencia de presión entre la presión de n sistema cerrado y la presión del medio ambiente. La diferencia de presiones dentro del tanque del medio ambiente se mide por diferencia d altura “h” del nivel de un liquido del tubo en “u” (manómetro) instalado al aunque, lleno de un liquido o que puede ser (y lo es con frecuencia) mercurio el razón de su alto peso especifico.

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1. PRESION  ABSOLUTA: Es la presión total que soporta del gas encerrado en un recipiente:

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1.  MATERIALES Y REACTIVOS USADOS EN LA PRÁCTICA

• Plancha de asbesto
• Cinta métrica
• Probeta de 10ml
• Un Termómetro
• Cocina eléctrica
• Agua destilada

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           Gas “A”       [pic 14][pic 15][pic 16]

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                                                                                                                 Ampolla de[pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

                                                                                                                     nivel[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30]

            Tubo[pic 31][pic 32][pic 33]

     neumometrico[pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39]

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1. PROCEDIMIENTOS:

• Se instaló el equipo de trabajo con los materiales ya mencionados.

• Determinamos el volumen muerto de la bureta.

• Montamos el equipo dejando la mitad de aire en el tubo neumométrico.

• Luego se cerró con una pinza el empalme del tubo de  goma. Verificamos que no exista escape de gas, para lo cual cambiamos (subiendo o bajando la ampolla de nivel) a una posición fija y después de variar el nivel del líquido manométrico en el tubo neumometrico, se verifico que este nivel permanecía constante. No variaba por lo tanto no había escape de gas.

• Luego regresamos la ampolla de nivel a una posición tal que los niveles de agua de la ampolla se encontraban enrasados con un error menor de 0.1ml, para observar mejor lo nivelamos lo más cerca posible el tubo neumometrico con la ampolla de nivel. Se hizo la lectura del volumen en el tubo neumometrico.

• Luego levantamos la ampolla de nivel aproximadamente 0.5m, haciendo uso de la regla se midió lo más exacto posible la diferencia de niveles. Anotamos estas lecturas y las de los volúmenes del gas A.

• Hicimos lo mismo bajando la ampolla de nivel a 0.5m. Tomamos las lecturas y procedimos a registrar la presión barométrica y la temperatura del agua y la ampolla de nivel, agitando el agua hasta temperatura constante.

V. CÁLCULOS Y RESULTADOS

Datos Medidos en el Experimento

1. Volumen muerto: [pic 56]
2. Temp. del agua: [pic 57]
3. Temp. de ebullición: [pic 58]

Punto I: [pic 59]

Punto II: [pic 60]

Punto III: [pic 61]

1. Calculo de la presiones manométricas en mmHg en cada punto:

Punto I:       [pic 62]

Punto II:         [pic 63]

Punto III:      [pic 64]

1. Calculo de las presiones absolutas o totales en mmHg en cada punto:

Pabs = Ptotal=Pgh = Patm + Pman = Pgh

• Cuando se eleva la pesa de nivel (50cm) entonces (Pabs = Patm + Pman = Pgh)
• Cuando se baja la pesa de nivel (50cm) entonces (Pabs = Patm - Pman = Pgh)

Punto I:   [pic 65]

Punto II:  [pic 66]

Punto III:  [pic 67]

1. Cálculo de las presiones del gas seco en mmHg en cada punto:

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Punto I:     [pic 70][pic 71]

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