Trabajo Expansion Y Compresion Lmm-1.docx

UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA FACULTAD DE TECNOLOGIA

ING.PETRÓLEO Y GAS NATURAL, ING. QUÍMICA, ING. INDUSTRIAL

Materia

: Laboratorio de QMC 206

Nº de Práctica

:7

Titulo de la Práctica : Calorimetria Nombres : Univ.: Arenas Puma Mary Laura (Ing. Petróleo y Gas Natural.) : Univ. : Arancibia Estrada Yoselin Mireya (Ing. Petróleo y Gas Natural.) : Univ. : Cari Juárez Kevin Isais (Ing. Química.) : Univ. : Clemente Isla Anabel (Ing. Petróleo y Gas Natural.) : Univ. : Tejerina Morales Luz Ayelen (Ing. Industrial.)

Fecha de realización de la práctica: 26/10/2016 Fecha de entrega de la práctica

: 09/11/2016

Docente

: Ing. Eloy Naún Copacalle Chacón Sucre-Bolivia 2016

PRACTICA N° 6 TRABAJO EXPANSION Y COMPRESION

1.1 INTRODUCCIÓN Cuando un gas se expande puede efectuar trabajo sobre sus alrededores, y de igual forma, para comprimir un gas a volumen más pequeño, se debe efectuar trabajo externo sobre él. La cantidad real de trabajo efectuado en estos procesos no sólo depende de la ecuación de estado del gas, sino también de las condiciones en las que ocurre la expansión o la compresión, es decir, de que se realice a temperatura constante, o a presión constante, o sin flujo de calor, o de alguna otra manera. 1.2 OBJETIVO DE LA PRÁCTICA  Determinar el trabajo de compresión  Determinar el trabajo de expansión  Determinar la eficiencia de compresión y de expansión 1.3 FUNDAMENTO TEÓRICO Trabajo reversible: El trabajo reversible se define como la cantidad máxima de trabajo útil que puede obtenerse cuando un sistema experimenta un proceso entre los estados inicial y final. Ésta es la salida (o entrada) de trabajo útil que se obtiene cuando el proceso entre los estados inicial y final se ejecuta de manera reversible. Trabajo irreversible: Este se aplica en aquellos procesos que, como la entropía, no son reversibles en el tiempo. Desde esta perspectiva termodinámica, todos los procesos naturales son irreversibles. El fenómeno de la irreversibilidad resulta del hecho de que si un sistema termodinámico de moléculas interactivas es trasladado de un estado termodinámico a otro, ello dará como resultado que la configuración o distribución de átomos y moléculas en el seno de dicho sistema variará.

1.4 DESCRIPCIÓN DEL EXPERIMENTO 1.4.1 EQUIPO Y MATERIALES Manómetro en U Jeringa Regla Marcador de Agua 1.4.2 REACTIVOS Mercurio 1.5 PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO 

Preparar el equipo tal como se muestra en las figuras1 y 2, en la parte de atrás del manómetro colocar el papel milimetrado para facilitar la lectura de la diferencia de altura de la sustancia de un brazo con relación al otro.



Cargar el manómetro con la sustancia que corresponda con mercurio, y dejar en equilibrio el sistema.



Conectar una jeringa por uno de los extremos del manómetro.



Comprimir o expandir el embolo de la jeringa tomando en cuenta la lectura de los volúmenes y medir la altura de desplazamiento.

Recoger los datos lanzados por la práctica y realizar los cálculos y gráficas respectivas.

1.6 CALCULOS: Densidad del Mercurio: 𝝆𝑯𝒈 = 𝟏𝟑𝟔𝟗𝟎

𝑲𝒈 𝒎𝟑

Presión Atmosférica (Sucre): 𝑷𝑨𝒕𝒎 = 𝟕𝟒𝟔𝟔𝟎. 𝟓𝟒𝟒 𝑷𝒂 Ecuaciones a Utilizar: 𝑷𝑴𝒂𝒏 = 𝝆𝒈𝒉 (1) 𝑷𝒂𝒃𝒔= 𝑷𝑴𝒂𝒏 + 𝑷𝒂𝒕𝒎 (2) 𝑽𝟏

∫ 𝜹𝝎 = ∫ 𝑷 𝒅𝑽 𝑽𝟐

𝝎𝒄𝒐𝒎𝒑 = 𝑷𝟐 ∗ (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏 ) + 𝑷𝟑 ∗ (𝑽𝟑 − 𝑽𝟐 ) +………(3) EFICIENCIA

(4)

(5)

Tabla 1. Determinación De Trabajo De Compresión O Irreversible. VOLUMEN (ml) ALTURA (m) P Manométrica (Pa) P Absoluta (Pa) W(J) 85110,231 -3,40E-01 20-16 0.078 10449,687 16-14 0.132 17684,085 92344,629 -1,85E-01 14-12 0.192 25722,305 100382,849 -2,01E-01 12-10 0.255 34162,437 108822,981 -2,18E-01 10-9 0.290 38851,399 113511,943 -1,14E-01 9-7 0.380 50908,729 125569,273 -2,51E-01 7-6 0.416 55731,661 130392,205 -1,30E-01 6-4 0.514 68860,755 143521,299 -2,87E-01 Trabajo total=∑w=-1,73 J 

Según la ecuación 1: 𝑲𝒈

𝒎

𝑷𝑴𝒂𝒏 = 𝟏𝟑𝟔𝟗𝟎 𝒎𝟑 ∗ 𝟗. 𝟕𝟖𝟔 𝒔𝟐 ∗ 𝟎. 𝟎𝟕𝟖𝒎 = 𝟏𝟎𝟒𝟒𝟗. 𝟔𝟖𝟕 𝑷𝒂 

Según la ecuación 2:

𝑷𝒂𝒃𝒔= 𝟏𝟎𝟒𝟒𝟗. 𝟔𝟖𝟕𝑷𝒂 + 𝟕𝟒𝟔𝟔𝟎. 𝟓𝟒𝟒 𝑷𝒂 = 𝟖𝟓𝟏𝟏𝟎. 𝟐𝟑𝟏 𝑷𝒂 

Realizando el mismo procedimiento, según la ecuación 3: 𝝎𝒄𝒐𝒎𝒑 = −𝟏. 𝟕𝟑 𝑱

Grafica 1:

Compresion

160000.000 140000.000 120000.000 100000.000 80000.000 60000.000 40000.000 20000.000 0.000 0

5

10

15

20

25

Área = trabajo total 

Área bajo la curva: 𝑨𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏. 𝟒𝟗𝟐 𝑱

Eficiencia:

%𝑛𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 =

1,99 𝐽 ∗ 100 = 115.029% 1,73 𝐽

Volumen 20 16 14 12 10 9 7 6

Presion Abs. 85110,231 92344,629 100382,849 108822,981 113511,943 125569,273 130392,205 143521,299

Tabla 2. Determinación Del Trabajo En Expansión O Reversible VOLUMEN (ml) ALTURA (m) PManometrica (Pa) Pabsoluta (Pa) W(J) 0-4 0.155 20765,4027 95425,947 3,82E-01 4-7 0.233 31215,0892 105875,633 3,18E-01 7-9 0.273 36573,9028 111234,447 2,22E-01 9-10 0.280 37511,6952 112172,239 1,12E-01 10-13 0.305 40860,9537 115521,498 3,47E-01 13-14 0.342 45817,8563 120478,400 1,20E-01 14-16 0.355 47559,4707 122220,015 2,44E-01 16-18 0.372 49836,9665 124497,510 2,49E-01 Trabajo total=∑w=1,99 J

Grafica 2:

Expansion 140000.000

Volumen

120000.000 100000.000 80000.000 60000.000 40000.000 20000.000 0.000 0

5

10

15

20

Área = trabajo total 

Área bajo la curva: 𝑨𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏. 𝟑𝟕𝟖 𝑱

Eficiencia:

%𝑛𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 =

1.73𝐽 ∗ 100 = 86.935% 1.99𝐽

4 7 9 10 11 13 14 16

Presión Abs. 124497,510 122220,015 120478,400 115521,498 112172,239 111234,447 105875,633 95425,947

1.7 CONCLUSIONES. Trabajo en expansión o reversible La presión absoluta en el trabajo de expansión disminuye a medida que aumenta el volumen, es decir son inversamente proporcionales. El trabajo es directamente proporcional a la presión absoluta que se ejercida sobre el aire, el trabajo es inversamente proporcional a l volumen que se desplaza en la jeringa. Trabajo en compresión o irreversible En contraste al trabajo reversible, la presión absoluta aumenta y disminuye el volumen, en efecto son inversamente proporcionales. El trabajo es negativo consecuencia de que recibe trabajo externo. La presión absoluta es directamente proporcional al trabajo.