Practica-6-Termo - Axel

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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Ingeniería
Laboratorio de Termodinámica
Práctica 8: Ley de Charles
Profesor: 
Ing. Eduardo Pérez Contreras
Integrantes:
Abad Retana Manuel Ramses
Sánchez Nazario Axel
Vega Callejas Fausto Alberto
Moreno Villanueva Ana Karen
Brigada #5
Grupo: 23
Semestre: 2020-2
Entalpía de Transformación
Objetivos. 
· Determinar el valor de la capacidad térmica específica promedio del agua en el intervalo de temperaturas ΔT = 80[°C] - Tamb[°C]. 
· Obtener el valor de la entalpía de vaporización (hfg) del agua a presión constante.
Introducción.
Descripción del tema: 
A continuaciòn hablaremos de algunos conceptos necesarios para tener un mejor entendimiento de la pràctica.
Energía: La termodinámica se puede definir como la ciencia de la energía. Aunque todo el mundo tiene idea de lo que es la energía, es difícil definirla de forma precisa. La energía se puede considerar como la capacidad para causar cambios y se puede determinar como la suma de las diferentes formas de energía que se presentan en él.
Ahora bien nos centraremos más en la llamada energía macroscópica la cual se relaciona con el movimiento y la influencia de algunos factores externos como la gravedad, el magnetismo, la electricidad y la tensión superficial. La energía que posee un sistema como resultado de su movimiento en relación con cierto marco de referencia se llama energía cinética (EC). Cuando todas las partes de un sistema se mueven con la misma velocidad, la energía cinética se expresa como:
 
donde V denota la velocidad del sistema con respecto a algún marco de referencia fijo. La energía cinética de un cuerpo sólido que gira se determina mediante , donde es el momento de inercia del cuerpo y v es la velocidad angular. La energía que posee un sistema como resultado de su incremento de altura en un campo gravitacional se llama energía potencial (EP) y se expresa como:
donde g es la aceleración gravitacional y z es la altura del centro de gravedad de un sistema con respecto a algún nivel de referencia elegido arbitrariamente.
Convencionalmente, cuando se produce una variación de la energía interna, manifestada en la variación del calor que puede ser cedido o absorbido, se puede medir este cambio en la energía indirectamente por la variación de la temperatura de la sustancia.
Como bien sabemos la transferencia de energía puede llevarse por varios procesos los cuales conocemos como: Transferencia de energía por calor y transferencia de energía por trabajo.
Calor de cambio de fase. Cuando en un sistema su temperatura no cambia, aunque se le suministre energía en forma de calor y durante el suministro de energía. 
donde: 
	 Energía en forma de calor
	 Constante de proporcionalidad que se conoce como calor latente de cambio de fase. También se le conoce como entalpía de transformación.
	masa de la sustancia.
Trabajo: Desde el punto de vista de la termodinámica, el trabajo es un concepto más extenso que el tradicionalmente utilizado en la mecánica clásica. Se define como: 
• La energía transferida a través de las fronteras de un sistema en forma organizada y cuyo uso exclusivo sea la elevación de un sistema (cuerpo). 
• El trabajo es una energía en tránsito entre un sistema y su entorno, a través de aquellos límites del sistema en que no existe transferencia de masa y como consecuencia de la diferencia de una propiedad intensiva, que no sea la temperatura, entre el sistema y su entorno. 
Potencia Mecánica: Se define como la cantidad de trabajo que entrega o recibe un sistema por unidad de tiempo y sus unidades son o su equivalencia en caballos de fuerza [HP]. 
Potencia eléctrica: Se define como si por un aparato eléctrico, al ser sometido a una diferencia de potencial Vab circula una intensidad de corriente I, la potencia desarrollada en el aparato estará dada por:
donde:
	=Potencia eléctrica.
	=Diferencia de potencia.
	=Intensidad de corriente eléctrica.
Efecto de Joule: El efecto Joule consiste en la transformación de energía eléctrica en energía térmica (calor) en una resistencia por la que pasa una corriente eléctrica. 
La potencia desarrollada por el efecto Joule se calcula mediante la siguiente expresión:
 
donde:
	= resistencia eléctrica.
En cuanto a nuestra carrera: 
Conocer y saber en qué consiste los valores de las capacidades térmicas específicas, así como los valores de entalpía en los diferentes cambios de fases, tiene grandes aplicaciones en la industria y en la ingeniería en general, pues en muchos procesos, necesitamos valores de entalpía o capacidades térmicas específicas para conocer el trabajo o calor que se tiene en un sistema, donde necesitamos evidentemente conocer cuánta cantidad de calor necesitamos emplear en cierto líquido para que este cambie de fase. Con esto podemos construir máquinas térmicas, que tienen un proceso cíclico y es necesario que el agua cambie en sus diferentes fases aplicando calor, obteniendo trabajo o retirando calor. De manera contraria pero aplicando los mismos conceptos entenderíamos la funcionalidad de una bomba de calor (refrigerador).
Desarrollo.
Contamos con los siguientes materiales: 
Actividad 1.
Lo primero que hicimos para realizar la práctica fue medir 600[g] de agua y vertirlos en el termo que se nos proporcionó. Hundimos la resistencia de inmersión, verificando que esta estuviera completamente cubierta por el agua. Colocamos la tapa del termo sin apretarla.
Conectamos la resistencia al watthorímetro y este último lo conectamos a la corriente. 
Colocamos el termómetro de inmersión por el orificio de la tapa del termo y medimos la temperatura inicial antes de prender el watthorímetro.
Una vez encendido el watthorímetro iremos contando las vueltas que este da hasta que la temperatura del agua llegue a medir 80[℃]. Realizamos el mismo procedimiento dos veces.
Actividad 2.
Sin tirar el agua de las últimas mediciones, realizamos la segunda parte.
Colocamos el termo sobre la balanza, quitamos la tapa y sin sacar la resistencia del agua colocamos la tapa sobre la mesa. Registramos la masa inicial de nuestro sistema.
Disminuimos 10[g] la balanza y prendemos el watthorímetro, una vez que el agua empieza a hervir, el brazo de la balanza comenzará a oscilar. A partir de ahí volvemos a contar las vueltas que da el watthorímetro hasta que el brazo vuelve a marcar un equilibrio. Aquí es cuando sabemos que el agua ha perdido 10[g]. 
Repetimos este procedimiento 5 veces más.
Evidencias.
Memoria de Cálculo
Actividad 1.
Una vez que hemos registrado nuestros datos de temperatura y número de vueltas dadas, debemos tomar en cuenta que para determinar el calor de una sustancia contamos con dos ecuaciones:Q= Calor suministrado
magua= masa del agua en el termo
c= capacidad térmica específica
Tfinal= Temperatura final
Tinicial= Temperatura inicial
 Donde:
y
Q=Calor suministrado
N=Número de vueltas
K=Constante de watthorímetro
K=2750[J/N] 
 Donde: 
Así podemos igualar ambas ecuaciones y despejar la capacidad térmica específica de la primera ecuación y determinarla con los vatos que ya hemos conseguido. Nuestra ecuación final queda: 
Actividad 2.
Para la determinación de la entalpía de evaporación del agua recurrimos a registrar el número de vueltas y calculamos el calor por medio de la fórmula previamente mencionada: 
A continuación nuestro siguiente paso será calcular la entalpía de transformación, la cual se determina por medio de la siguiente ecuación:
Resultados.
	Evento
	magua 
[kg]
	T inicial
[℃]
	T final
[℃]
	ΔT[℃]
	No. Vueltas, N
	Q=N*K
[J]
	c
[J/kg℃]
	1
	0.6
	16
	80
	64
	59
	162250
	4225.26
	2
	0.6
	19
	80
	67
	57
	156750
	4282.78
Tabla 1. Determinación de la capacidad térmica específica del agua.
Porcentaje de error: 
	Evento 
	magua[kg]
	No. vueltas, N
	Q[J]
	hfg[J/kg]
	1
	0.010
	9
	24750
	2475000
	2
	0.010
	10
	27500
	2750000
	3
	0.010
	8
	22000
	2200000
	4
	0.010
	8
	22000
	2200000
	5
	0.010
	8
	22000
	2200000
Tabla 2. Determinación de la entalpía de evaporacióndel agua.
Porcentaje de error:
Conclusiones.
Cruz Sarmiento Andrés Daniel
Ya que los instrumentos que utilizamos para esta práctica ya habían sido usados con anterioridad no tuvimos mayor problema en su manejo. 
Respecto a las actividades realizadas fueron actividades sencillas de alguna forma una vez que ya habíamos tenido a la mano las ecuaciones que tendríamos que utilizar para su manejo. Logramos cumplir los objetivos con satisfacción, ya que logramos deducir el calor específico del agua y además el valor de la entalpía de transformación para el cambio de fase sin mayor problema, por medio de las ecuaciones anteriormente mencionadas. 
Las complicaciones que se nos presentaron. considero yo fueron más por estrés y el querer hacer las cosas rápido, llegamos al punto de estresarnos tanto que al final ya no logramos terminarla antes del final de la hora. 
López Gutiérrez Omar Mauricio
Para esta práctica realizamos 2 experimentos, donde en el primero obtuvimos la capacidad térmica específica del agua, donde nos apoyamos con la cantidad de calor que se suministra un sistema, que está relaciona la masa, la diferencia de temperaturas y la capacidad térmica específica. El experimento fue un éxito, pues nos apoyamos obteniendo el calor suministrado con la constante del voltímetro y contando el número de vueltas, donde obteniendo las demás variables era relativamente sencillo obtener el valor experimental, con esto, nuestro error fue de 1.6 %, que es casi nada.
Para el segundo obtuvimos el valor de entalpía de transformación para el cambio de fase, pues relacionamos la masa que cambio de estado y el calor suministrado al sistema necesario para que ocurriera dicho cambio. Al principio tuvimos algunas complicaciones por mediciones incorrectas que se tomaron, pero se corrigió y obtuvimos un error de exactitud del 4.7 %, así que se cumplieron los objetivos de la práctica.
Martínez Rosete Karol Joshua
De los dos experimentos realizados, no tuvimos mayor complicación, en el primero se obtuvo la capacidad térmica específica del agua, de la cual obtuvimos un porcentaje de error del 1.6%, valor que usamos para el segundo experimento, en el cual obtuvimos la entalpía de vaporización del agua en donde obtuvimos un error del 4.78%, cabe aclarar que en este experimento al inicio, tuvimos unos errores en mediciones, por lo que se tuvieron que repetir y los nuevos experimentos nos dieron valores más exactos, por lo que podemos decir que esta práctica fue un éxito dado que se cumplieron todos los objetivos planteados, añadiendo que nuestro porcentaje de error fue mínimo.
Mendiola Lobera Eduardo
Esta práctica tuvimos un mejor manejo de material pues trabajamos con material que habíamos utilizado antes, de tal manera que se nos facilitó la obtención de datos, y se noto al momento de realizar nuestro porcentaje de error, ya que normalmente nos ha salido muy elevado pero esta vez fue un caso totalmente diferente. Igual algo que debo mencionar es que de nuevo nos encontramos con cierto riesgo en el material, ya que si la resistencia salía del agua esta podría causar alguna explosión, poniendo en riesgo nuestra integridad física, esto se ponía riesgoso cuando hicimos que se evaporara al agua ya que estaba destapado el termo y esto hacía un poco más riesgoso el procedimiento.
Fuentes.
· Çengel, Y., & Boles, M. (2012). Termodinámica (7ª ed.). México, México: Mc Graw Hill.
· Çengel, Y., & Boles, M. (2019). Termodinámica (9ª ed.). México, México: Mc Graw Hill.