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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS ACADEMIA DE FISICOQUÍMICA LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS.
PRACTICA NO. 1 DIAGRAMA PRESION-TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFERICA.
1IM27 EQUIPO 6 SECCION B
APOLONIO CRISPÍN JUAN CARLOS
PROFESORA: SARAID CERECEDO GALLEGOS FECHA DE ENTREGA: 07 DE MARZO 2018
1
PRACTICA NO. 1 DIAGRAMA PRESION-TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFERICA.
OBJETIVOS: A TRAVÉS DE UN EXPERIMENTO EL ESTUDIANTE OBTENDRÁ VALORES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA DEL AGUA EN EQUILIBRIO CON SU VAPOR PARA TRAZAR EL DIAGRAMA PRESIÓN-TEMPERATURA Y COMPARARLOS CON LOS DE LAS TABLAS DE VAPOR SATURADO DE AGUA.
2
TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES ℎ𝑇 = 1.16 𝑚 temperatura (t) en (℃) 85 80 75 70 65 60
𝑇𝑎𝑚𝑏 = 24 ℃ altura al sistema (ℎ𝑠 ) en (cm) 69.85 74.7 78.2 81 82.9 84.6
ℎ𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 = 0.585 𝑚 altura a la atmosfera (ℎ𝑎 ) en (cm) 59.2 53.8 48.9 45.3 42.7 41.1
CÁLCULOS 1. Calcula la densidad del mercurio (𝜌𝐻𝑔 ) a la temperatura 𝑡𝑎𝑚𝑏. 𝜌𝐻𝑔 = 13595.08 – 2.466t + 0.0003 𝑡 2 𝜌𝐻𝑔 = 13595.08 – 2.466(24°𝐶) + 0.0003 (242 °𝐶) = 𝟏𝟑𝟓𝟑𝟔. 𝟎𝟔𝟖𝟖 𝒌𝒈/𝒎𝟑
2. Calcula la presión barométrica (𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 ). 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 = (𝜌𝐻𝑔 )(𝑔𝑙𝑜𝑐 )(ℎ𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 ) 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.585𝑚) = 𝟕𝟕𝟒𝟒𝟑. 𝟗𝟏𝟎𝟒 𝑷𝒂
3. Calcula los valores de la presión hidrostática del mercurio (𝑃𝐻𝑔 ) en Pa. 𝑃𝐻𝑔 = (𝜌𝐻𝑔 )(𝑔𝑙𝑜𝑐 )(ℎ𝑠 − ℎ𝑎 ) 𝑃𝐻𝑔1 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.6988𝑚 − 0.592𝑚) = 𝟏𝟒𝟏𝟑𝟖. 𝟒𝟕𝟖𝟎𝟏 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔2 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.747𝑚 − 0.538𝑚) = 𝟐𝟕𝟔𝟕𝟕. 𝟗𝟗𝟓𝟑 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔3 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.782𝑚 − 0.489𝑚) = 𝟑𝟖𝟕𝟖𝟖. 𝟏𝟒𝟔𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔4 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.81𝑚 − 0.453𝑚) = 𝟒𝟕𝟐𝟔𝟎. 𝟔𝟒𝟐𝟕𝟕 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔5 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.829𝑚 − 0.427𝑚) = 𝟓𝟑𝟐𝟏𝟕. 𝟖𝟔𝟔𝟔𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔6 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.846𝑚 − 0.411𝑚) = 𝟓𝟕𝟓𝟖𝟔. 𝟒𝟗𝟕𝟓 𝑷𝒂
3
4. Calcula la densidad del agua (𝜌𝐻2𝑂 )a temperatura ambiente y transfórmala a 𝐾𝑔/𝑚3. 𝜌𝐻2𝑂 = 0.99998 + 3.5𝑥10−5 𝑡𝑎𝑚𝑏 − 6.0𝑥10−6 𝑡𝑎𝑚𝑏 2 𝜌𝐻2𝑂 = 0.99998 + 3.5𝑥10−5 (24°𝐶) − 6.0𝑥10−6 (24°𝐶)2 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟕𝟑𝟔𝟒 𝒈/𝒎𝑳 𝜌𝐻2𝑂 = 0.997364
𝑔 1 𝑚𝐿 1000000 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔 𝑋 𝑋 𝑋 3 𝑚𝐿 1 𝑐𝑚 1 𝑚3 1000 𝑔
= 𝟗𝟗𝟕. 𝟑𝟔𝟒
𝑲𝒈 𝒎𝟑
5. Calcula los valores de la presión hidrostática del agua (𝑃𝐻2𝑂 ) en Pa. 𝑃𝐻2𝑂 = (𝜌𝐻2𝑂 )(𝑔𝑙𝑜𝑐 )(ℎ 𝑇 − ℎ𝑠 ) 𝑃𝐻2𝑂1 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.6988𝑚) = 𝟒𝟒𝟗𝟖. 𝟔𝟒 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂2 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.747𝑚) = 𝟒𝟎𝟐𝟖. 𝟒𝟗𝟐𝟖 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂3 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.782𝑚) = 𝟑𝟔𝟖𝟕. 𝟎𝟗𝟓𝟏𝟑 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂4 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.81𝑚) = 𝟑𝟒𝟏𝟑. 𝟗𝟕𝟔𝟗 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂5 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.829𝑚) = 𝟑𝟐𝟐𝟖. 𝟔𝟒𝟔𝟕 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂6 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.846𝑚) = 𝟑𝟎𝟔𝟐. 𝟖𝟐𝟓 𝑷𝒂
6. Calcula los valores de la presión de vacío (𝑃𝑣𝑎𝑐 ) dentro del matraz en Pa. 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 𝑃𝐻2𝑂 + 𝑃𝐻𝑔 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 4498.64 𝑃𝑎 + 14138.47801 𝑃𝑎 = 𝟏𝟖𝟔𝟑𝟕. 𝟏𝟏𝟖𝟎𝟏 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 4028.4928 𝑃𝑎 + 27677.9953 𝑃𝑎 = 𝟑𝟏𝟔𝟗𝟔. 𝟒𝟖𝟖𝟏 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3687.09513 𝑃𝑎 + 38788.1465 𝑃𝑎 = 𝟒𝟐𝟒𝟕𝟓. 𝟐𝟒𝟏𝟔𝟑 𝐏𝐚 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3413.9769 𝑃𝑎 + 47260.64277 𝑃𝑎 = 𝟓𝟎𝟔𝟕𝟒. 𝟔𝟏𝟗𝟔𝟕 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3228.6467 𝑃𝑎 + 53217.86665 𝑃𝑎 = 𝟓𝟔𝟒𝟒𝟔. 𝟓𝟓𝟏𝟑𝟑𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3062.825 𝑃𝑎 + 57586.4975 𝑃𝑎 = 𝟔𝟎𝟔𝟒𝟗. 𝟑𝟐𝟐𝟓 𝑷𝒂
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7. Calcula los valores de la presión absoluta (𝑃𝑎𝑏𝑠 ) dentro del matraz en Pa. 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 − 𝑃𝑣𝑎𝑐 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 18637.11801 𝑃𝑎 = 𝟓𝟖𝟖𝟎𝟔. 𝟕𝟗𝟐𝟑𝟗 𝑷𝒂 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 31696.4881 𝑃𝑎 = 𝟒𝟓𝟕𝟒𝟕. 𝟒𝟐𝟐𝟑 𝐏𝐚 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 42475.24163 Pa = 𝟑𝟒𝟗𝟔𝟖. 𝟔𝟔𝟖𝟕𝟕 𝐏𝐚 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 50674.61967 𝑃𝑎 = 𝟐𝟔𝟕𝟔𝟗. 𝟐𝟗𝟎𝟕 𝑷𝒂 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 56446.551335 𝑃𝑎 = 𝟐𝟎𝟗𝟗𝟕. 𝟑𝟗𝟕𝟎𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 60649.3225 𝑃𝑎 = 𝟏𝟔𝟕𝟗𝟒. 𝟓𝟖𝟕𝟗 𝑷𝒂
8. Obtén en tablas de vapor de agua saturada la presión (𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ) para cada valor experimental de temperatura. 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 (bar) 0.579041844 0.47414474 0.38623857 0.31200093 0.250628532 0.19946434
Temperatura (t) °C 85 80 75 70 65 60
𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 (Pa) 57904.1844 47414.474 38623.857 31200.093 25062.8532 19946.434
9. Calcula los valores del porcentaje de error de la presión absoluta (𝑃𝑎𝑏𝑠 ) calculada con respecto a la presión de tabla (𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ). %𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 − 𝑃𝑎𝑏𝑠 | 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 57904.1844− 58806.79239 𝑃𝑎 | 57904.1844
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 47414.474− 45747.4223 Pa | 47414.474
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 38623.857− 34968.66877 Pa | 38623.857
𝑥 100 = 9.46%
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 31200.093− 26769.2907 𝑃𝑎 | 31200.093
𝑥 100 = 14.20%
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 25062.8532− 20997.39705 𝑃𝑎 | 25062.8532
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 19946.434− 16794.5879 𝑃𝑎 | 19946.434
𝑥 100 𝑥 100 = 1.72%
𝑥 100 = 3.51%
𝑥 100 = 20.21%
𝑥 100 = 15.8%
5
10. Traza las líneas 𝑝𝑎𝑏𝑠 (en el eje y) vs t (en el eje x) y 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 (en el eje y) vs t (en el eje x) ambas líneas en la misma gráfica.
Grafica #1 "Presión abs- Presión de tablas vs. Temperatura" 70000 60000
Presión (Pa)
50000 40000
Presión abs.
30000
Presión de Tabla 20000 10000 0
0
20
40
60
80
100
Temperatura (°C)
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
En la obtención de la presión hidrostática del mercurio se puede observar un crecimiento progresivo mientras que en la presión hidrostática del agua se aprecia una disminución debido a la altura que presento el sistema a lo largo del experimento. 𝑷𝑯𝒈 (𝑷𝒂) 14138.47801 27677.9953 38788.1465 47260.64277 53217.86665 57586.4975
𝑷𝑯𝟐𝑶 (𝑷𝒂) 4498.64 4028.4928 3687.09513 3413.9769 3228.6467 3062.825
Al ser un experimento que se llevó a cabo bajo la condición de “presiones menores a la atmosférica” se pueden comparar las presiones absolutas con la presión atmosférica local y concluir que esta condición se cumplió.
6
𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 (𝑃𝑎)
𝑃𝑎𝑏𝑠 (𝑃𝑎) 58806.79239 45747.4223 34968.66877 26769.2907 20997.39705 16794.5879
77443.9104
La comparación de ambas curvas está dentro de los parámetros de ±20 % de error en los primeros 4 puntos sin embargo al llegar al 5 punto ambas graficas comienzan a concordar y al llegar al último punto la diferencia de presiones menor.
Grafica #1 "Presión abs- Presión de tablas vs. Temperatura" 70000 60000
Presión (Pa)
50000 40000 Presión abs.
30000
Presión de Tabla 20000 10000 0 0
20
40
60
80
100
Temperatura (°C)
CONCLUSION La desviación de la curva experimental se comienza a deformar en 45747,4243 Pa y 80 ºC debido a que la temperatura disminuía rápidamente en el sistema que fue difícil registrar los valores que experimentaba la presión del sistema y la atmosférica al mismo tiempo, sin embargo el % de error se encuentra dentro de los parámetros. De igual manera se cumplió con el objetivo principal del experimento “realizarlo en condiciones donde la presión del sistema se encontraba a una presión menor a la atmosférica” de esta manera la gráfica trazada representa la curva de vaporización del agua, la cual se encuentra entre la zona de líquido y vapor. Dicho de otra manera el experimento se realizó en la zona de una mezcla liquido-vapor. 7
PRACTICA NO. 1 DIAGRAMA PRESION-TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFERICA.
1IM27 EQUIPO 6 SECCION B
APOLONIO CRISPÍN JUAN CARLOS
PROFESORA: SARAID CERECEDO GALLEGOS FECHA DE ENTREGA: 07 DE MARZO 2018
1
PRACTICA NO. 1 DIAGRAMA PRESION-TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFERICA.
OBJETIVOS: A TRAVÉS DE UN EXPERIMENTO EL ESTUDIANTE OBTENDRÁ VALORES DE PRESIÓN Y TEMPERATURA DEL AGUA EN EQUILIBRIO CON SU VAPOR PARA TRAZAR EL DIAGRAMA PRESIÓN-TEMPERATURA Y COMPARARLOS CON LOS DE LAS TABLAS DE VAPOR SATURADO DE AGUA.
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TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES ℎ𝑇 = 1.16 𝑚 temperatura (t) en (℃) 85 80 75 70 65 60
𝑇𝑎𝑚𝑏 = 24 ℃ altura al sistema (ℎ𝑠 ) en (cm) 69.85 74.7 78.2 81 82.9 84.6
ℎ𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 = 0.585 𝑚 altura a la atmosfera (ℎ𝑎 ) en (cm) 59.2 53.8 48.9 45.3 42.7 41.1
CÁLCULOS 1. Calcula la densidad del mercurio (𝜌𝐻𝑔 ) a la temperatura 𝑡𝑎𝑚𝑏. 𝜌𝐻𝑔 = 13595.08 – 2.466t + 0.0003 𝑡 2 𝜌𝐻𝑔 = 13595.08 – 2.466(24°𝐶) + 0.0003 (242 °𝐶) = 𝟏𝟑𝟓𝟑𝟔. 𝟎𝟔𝟖𝟖 𝒌𝒈/𝒎𝟑
2. Calcula la presión barométrica (𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 ). 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 = (𝜌𝐻𝑔 )(𝑔𝑙𝑜𝑐 )(ℎ𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 ) 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.585𝑚) = 𝟕𝟕𝟒𝟒𝟑. 𝟗𝟏𝟎𝟒 𝑷𝒂
3. Calcula los valores de la presión hidrostática del mercurio (𝑃𝐻𝑔 ) en Pa. 𝑃𝐻𝑔 = (𝜌𝐻𝑔 )(𝑔𝑙𝑜𝑐 )(ℎ𝑠 − ℎ𝑎 ) 𝑃𝐻𝑔1 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.6988𝑚 − 0.592𝑚) = 𝟏𝟒𝟏𝟑𝟖. 𝟒𝟕𝟖𝟎𝟏 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔2 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.747𝑚 − 0.538𝑚) = 𝟐𝟕𝟔𝟕𝟕. 𝟗𝟗𝟓𝟑 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔3 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.782𝑚 − 0.489𝑚) = 𝟑𝟖𝟕𝟖𝟖. 𝟏𝟒𝟔𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔4 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.81𝑚 − 0.453𝑚) = 𝟒𝟕𝟐𝟔𝟎. 𝟔𝟒𝟐𝟕𝟕 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔5 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.829𝑚 − 0.427𝑚) = 𝟓𝟑𝟐𝟏𝟕. 𝟖𝟔𝟔𝟔𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝐻𝑔6 = (13536.0688 𝑘𝑔/𝑚3 )(9.78 𝑚/𝑠 2 )(0.846𝑚 − 0.411𝑚) = 𝟓𝟕𝟓𝟖𝟔. 𝟒𝟗𝟕𝟓 𝑷𝒂
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4. Calcula la densidad del agua (𝜌𝐻2𝑂 )a temperatura ambiente y transfórmala a 𝐾𝑔/𝑚3. 𝜌𝐻2𝑂 = 0.99998 + 3.5𝑥10−5 𝑡𝑎𝑚𝑏 − 6.0𝑥10−6 𝑡𝑎𝑚𝑏 2 𝜌𝐻2𝑂 = 0.99998 + 3.5𝑥10−5 (24°𝐶) − 6.0𝑥10−6 (24°𝐶)2 = 𝟎. 𝟗𝟗𝟕𝟑𝟔𝟒 𝒈/𝒎𝑳 𝜌𝐻2𝑂 = 0.997364
𝑔 1 𝑚𝐿 1000000 𝑐𝑚3 1 𝐾𝑔 𝑋 𝑋 𝑋 3 𝑚𝐿 1 𝑐𝑚 1 𝑚3 1000 𝑔
= 𝟗𝟗𝟕. 𝟑𝟔𝟒
𝑲𝒈 𝒎𝟑
5. Calcula los valores de la presión hidrostática del agua (𝑃𝐻2𝑂 ) en Pa. 𝑃𝐻2𝑂 = (𝜌𝐻2𝑂 )(𝑔𝑙𝑜𝑐 )(ℎ 𝑇 − ℎ𝑠 ) 𝑃𝐻2𝑂1 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.6988𝑚) = 𝟒𝟒𝟗𝟖. 𝟔𝟒 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂2 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.747𝑚) = 𝟒𝟎𝟐𝟖. 𝟒𝟗𝟐𝟖 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂3 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.782𝑚) = 𝟑𝟔𝟖𝟕. 𝟎𝟗𝟓𝟏𝟑 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂4 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.81𝑚) = 𝟑𝟒𝟏𝟑. 𝟗𝟕𝟔𝟗 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂5 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.829𝑚) = 𝟑𝟐𝟐𝟖. 𝟔𝟒𝟔𝟕 𝑷𝒂
𝑃𝐻2𝑂6 = (997.364
𝐾𝑔 𝑚3
) (9.78 𝑚/𝑠 2 )(1.16𝑚 − 0.846𝑚) = 𝟑𝟎𝟔𝟐. 𝟖𝟐𝟓 𝑷𝒂
6. Calcula los valores de la presión de vacío (𝑃𝑣𝑎𝑐 ) dentro del matraz en Pa. 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 𝑃𝐻2𝑂 + 𝑃𝐻𝑔 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 4498.64 𝑃𝑎 + 14138.47801 𝑃𝑎 = 𝟏𝟖𝟔𝟑𝟕. 𝟏𝟏𝟖𝟎𝟏 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 4028.4928 𝑃𝑎 + 27677.9953 𝑃𝑎 = 𝟑𝟏𝟔𝟗𝟔. 𝟒𝟖𝟖𝟏 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3687.09513 𝑃𝑎 + 38788.1465 𝑃𝑎 = 𝟒𝟐𝟒𝟕𝟓. 𝟐𝟒𝟏𝟔𝟑 𝐏𝐚 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3413.9769 𝑃𝑎 + 47260.64277 𝑃𝑎 = 𝟓𝟎𝟔𝟕𝟒. 𝟔𝟏𝟗𝟔𝟕 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3228.6467 𝑃𝑎 + 53217.86665 𝑃𝑎 = 𝟓𝟔𝟒𝟒𝟔. 𝟓𝟓𝟏𝟑𝟑𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝑣𝑎𝑐 = 3062.825 𝑃𝑎 + 57586.4975 𝑃𝑎 = 𝟔𝟎𝟔𝟒𝟗. 𝟑𝟐𝟐𝟓 𝑷𝒂
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7. Calcula los valores de la presión absoluta (𝑃𝑎𝑏𝑠 ) dentro del matraz en Pa. 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 − 𝑃𝑣𝑎𝑐 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 18637.11801 𝑃𝑎 = 𝟓𝟖𝟖𝟎𝟔. 𝟕𝟗𝟐𝟑𝟗 𝑷𝒂 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 31696.4881 𝑃𝑎 = 𝟒𝟓𝟕𝟒𝟕. 𝟒𝟐𝟐𝟑 𝐏𝐚 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 42475.24163 Pa = 𝟑𝟒𝟗𝟔𝟖. 𝟔𝟔𝟖𝟕𝟕 𝐏𝐚 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 50674.61967 𝑃𝑎 = 𝟐𝟔𝟕𝟔𝟗. 𝟐𝟗𝟎𝟕 𝑷𝒂 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 56446.551335 𝑃𝑎 = 𝟐𝟎𝟗𝟗𝟕. 𝟑𝟗𝟕𝟎𝟓 𝑷𝒂 𝑃𝑎𝑏𝑠 = 77443.9104 𝑃𝑎 − 60649.3225 𝑃𝑎 = 𝟏𝟔𝟕𝟗𝟒. 𝟓𝟖𝟕𝟗 𝑷𝒂
8. Obtén en tablas de vapor de agua saturada la presión (𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ) para cada valor experimental de temperatura. 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 (bar) 0.579041844 0.47414474 0.38623857 0.31200093 0.250628532 0.19946434
Temperatura (t) °C 85 80 75 70 65 60
𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 (Pa) 57904.1844 47414.474 38623.857 31200.093 25062.8532 19946.434
9. Calcula los valores del porcentaje de error de la presión absoluta (𝑃𝑎𝑏𝑠 ) calculada con respecto a la presión de tabla (𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 ). %𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 − 𝑃𝑎𝑏𝑠 | 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 57904.1844− 58806.79239 𝑃𝑎 | 57904.1844
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 47414.474− 45747.4223 Pa | 47414.474
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 38623.857− 34968.66877 Pa | 38623.857
𝑥 100 = 9.46%
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 31200.093− 26769.2907 𝑃𝑎 | 31200.093
𝑥 100 = 14.20%
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 25062.8532− 20997.39705 𝑃𝑎 | 25062.8532
%𝐸𝑝𝑎𝑏𝑠 =
| 19946.434− 16794.5879 𝑃𝑎 | 19946.434
𝑥 100 𝑥 100 = 1.72%
𝑥 100 = 3.51%
𝑥 100 = 20.21%
𝑥 100 = 15.8%
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10. Traza las líneas 𝑝𝑎𝑏𝑠 (en el eje y) vs t (en el eje x) y 𝑃𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎 (en el eje y) vs t (en el eje x) ambas líneas en la misma gráfica.
Grafica #1 "Presión abs- Presión de tablas vs. Temperatura" 70000 60000
Presión (Pa)
50000 40000
Presión abs.
30000
Presión de Tabla 20000 10000 0
0
20
40
60
80
100
Temperatura (°C)
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
En la obtención de la presión hidrostática del mercurio se puede observar un crecimiento progresivo mientras que en la presión hidrostática del agua se aprecia una disminución debido a la altura que presento el sistema a lo largo del experimento. 𝑷𝑯𝒈 (𝑷𝒂) 14138.47801 27677.9953 38788.1465 47260.64277 53217.86665 57586.4975
𝑷𝑯𝟐𝑶 (𝑷𝒂) 4498.64 4028.4928 3687.09513 3413.9769 3228.6467 3062.825
Al ser un experimento que se llevó a cabo bajo la condición de “presiones menores a la atmosférica” se pueden comparar las presiones absolutas con la presión atmosférica local y concluir que esta condición se cumplió.
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𝑃𝑏𝑎𝑟𝑜𝑚 (𝑃𝑎)
𝑃𝑎𝑏𝑠 (𝑃𝑎) 58806.79239 45747.4223 34968.66877 26769.2907 20997.39705 16794.5879
77443.9104
La comparación de ambas curvas está dentro de los parámetros de ±20 % de error en los primeros 4 puntos sin embargo al llegar al 5 punto ambas graficas comienzan a concordar y al llegar al último punto la diferencia de presiones menor.
Grafica #1 "Presión abs- Presión de tablas vs. Temperatura" 70000 60000
Presión (Pa)
50000 40000 Presión abs.
30000
Presión de Tabla 20000 10000 0 0
20
40
60
80
100
Temperatura (°C)
CONCLUSION La desviación de la curva experimental se comienza a deformar en 45747,4243 Pa y 80 ºC debido a que la temperatura disminuía rápidamente en el sistema que fue difícil registrar los valores que experimentaba la presión del sistema y la atmosférica al mismo tiempo, sin embargo el % de error se encuentra dentro de los parámetros. De igual manera se cumplió con el objetivo principal del experimento “realizarlo en condiciones donde la presión del sistema se encontraba a una presión menor a la atmosférica” de esta manera la gráfica trazada representa la curva de vaporización del agua, la cual se encuentra entre la zona de líquido y vapor. Dicho de otra manera el experimento se realizó en la zona de una mezcla liquido-vapor. 7
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