Informe Laboratorio 2

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Laboratorio Nº 2:
Determinación de la curva de saturación del agua
	Integrantes
	Pablo Guzmán Cárdenas
	
	Isaac González Ojeda
	
	Daniel González Monsalve
	Profesor
	Cristian Cuevas Barraza
28 de agosto de 2013
Departamento de
Ingeniería Mecánica
Laboratorio de Termodinámica (541203)
6
Nomenclatura
	: área 
	: capacidad calorífica 
	: calor específico 
	: aceleración de la gravedad
	: masa 
	: número de moles 
	: presión 
	: calor 
	: Constante universal de los gases ideales
	: temperatura 
	: energía interna 
	: volumen 
	: trabajo 
Subíndices
atm	: atmósférica
p	: a presión constante
v	: a volumen constante
Símbolos griegos
	: coeficiente de dilatación adiabática
	: diferencia
	: diferencial
	: densidad [kg/m3]
1	Introducción
El laboratorio a realizar consiste en introducir aire con un bombín a un recipiente cerrado el cual está conectado a un manómetro en U, al hacer este proceso la presión del aire dentro del recipiente aumentara y provocara una diferencia de altura en el manómetro. Luego se tiene que esperar hasta que el aire comprimido alcance el equilibrio térmico con el aire del recipiente, a continuación se tiene que proceder a abrir una válvula la cual dejara salir el aire comprimido y se esperara hasta que su presión se igual a la de la atmosfera, al cerrar la válvula el gas se enfriara ya que sufrirá una expansión pero luego de un rato se volverá a calentar hasta alcanzar la temperatura ambiente, lo que producirá un amento de presión en el recipiente y así una variación de altura en el manómetro. 
El objetivo principal de este laboratorio es determinar la razón entre el calor específico a presión constante y el calor específico a volumen constante del aire, utilizando el método experimental ya explicado.
2 Desarrollo
1) Demuestre que la relación entre la presión y la temperatura en la saturación está dada por la ecuación .
Considerando la relación de Clausius-Clapeyron:
	
	
Para un gas ideal, se tiene que y, por lo tanto, la relación anterior toma la forma:
	
	
	
	
Reordenando esta última ecuación:
	
	
Por otra parte, considerando la fórmula que permite calcular la energía libre de Gibbs:
	
	
	
	
Reemplazando () en ():
	
	
	
	
	
	
Integrando ():
	
	
Suponiendo que se conoce mediante experimentación que para una temperatura , su presión de vapor es , entonces la ecuación () puede tomar la forma:
	
	
	
	
Donde 
Finalmente, haciendo y en () se tiene que:
	
	
Como se pretendía demostrar.
2) A partir de sus mediciones, determine las constantes A, B y C (para ello use la presión en y la temperatura en )
Considerando primeramente que en la evidencia se experimentó con vapor de agua, la constante específica del fluido está dado por:
	
	
Además, se deben considerar los datos extraídos de la experiencia en laboratorio:
Tabla 1: Presión versus temperatura en condiciones de saturación
	Presión manométrica 
	Temperatura 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Y por último, la presión atmosférica medida fue de .
Recordando la fórmula de conversión , se reemplaza en la ecuación () para determinar los valores de las constantes.
Reemplazando y , se tiene la ecuación:
	
	
Para y , se llega a:
	
	
Finalmente, para y , se tiene que:
	
	
3) Compare sus resultados con los valores entregados en la literatura. Explique las diferencias
De acuerdo a Dean [1], la energía libre de Gibbs para el vapor de agua es de . Al dividir por su masa molar, se obtiene su energía libre de Gibbs específica . Este valor debería asemejarse al valor de obtenido a partir del experimento.
A su vez, el mismo autor señala que la entropía para el vapor de agua es de . Aplicando el mismo procedimiento anterior, se obtiene la entropía específica . Este valor debería coincidir con el de extraído de los datos experimentales.
Las diferencias pueden deberse a la presencia de aire al interior de la calderilla que alteran los valores y a la imprecisión en la lectura de los datos.
4) ¿Cómo podría mejorar la precisión de sus resultados?
3	Conclusiones
Indique las conclusiones que considere relevantes.
4	Referencias
[1] Dean, J., & Lange, N. (1992). Lange's handbook of chemistry (14th ed.). New York: McGraw-Hill.