TERMODINAMICA DIAGRAMA PRESION TEMPERATURA

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS
 PRÁCTICA 1
“DIAGRAMA PRESIÓN-TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFÉRICA”
EQUIPO: 4 SECCIÓN: B
PRÁCTICA 1
DIAGRAMA PRESIÓN-TEMPERATURA DE UNA SUSTANCIA PURA A PRESIONES MENORES QUE LA ATMOSFÉRICA
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.
· TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES
	hT = 98.3 m
	tamb = 26 °C
	hbarom = 0.585 mHg
	Temperatura (t)
(en °C)
	Altura al sistema (hs)
(en cm)
	Altura a la atmósfera (hs) 
(en cm)
	85
	52.9
	44.8
	80
	58.5
	36.9
	75
	62.2
	32.3
	70
	64.7
	29.4
	65
	66.5
	27
	60
	68.7
	25.4
CÁLCULOS
1. Calcula la densidad del mercurio (ρHg) a la temperatura tamb:
ρHg = 13595.08 – 2.466*(26 °C) + 0.0003*(26 °C)2
ρHg = 13531.1668 Kg/m3
2. Calcula la presión barométrica (Pbarom):
Pbarom = (ρHg) (gloc) (hbarom)
Pbarom = (13531.1668 kg/m3)(9.78 m/s2)(0.585 mHg) = 77415.86461 Pa
3. Calcula los valores de la presión hidrostática del mercurio (PHg) en Pa:
PHg = (ρHg) (gloc) (hs - ha)
PHg = (13531.1668 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.523 – 0.448)m = 9925.1108 Pa
PHg = (13531.1668 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.585 – 0.369)m = 28584.3192 Pa
PHg = (13531.1668 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.622 – 0.323)m = 39568.1085 Pa
PHg = (13531.1668 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.647 – 0.294)m = 46714.1883 Pa
PHg = (13531.1668 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.665 – 0.27)m = 52272.2509 Pa
PHg = (13531.1668 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.687 – 0.254)m = 57300.9732 Pa
4. Calcula la densidad del agua (ρH2O) a la 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 (26 °C) – 6.0X10-6 (26 °C)2 = 0.996834 g/mL
ρH2O = 0.996834 996.834 Kg/m3
5. Calcula los valores de la presión hidrostática del agua (PH2O) en Pa:
PH2O = (ρH2O) ( gloc) (hT – hs)
PH2O = (996.834 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.983 – 0.523)m = 4484.5567 Pa
PH2O = (996.834 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.983 – 0.585)m = 3880.1165 Pa
PH2O = (996.834 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.983 – 0.622)m = 3519.4021 Pa
PH2O = (996.834 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.983 – 0.647)m = 3275.6762 Pa
PH2O = (996.834 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.983 – 0.665)m = 3100.1936 Pa
PH2O = (996.834 Kg/m3) (9.78 m/s2) (0.983 – 0.687)m = 2885.7148 Pa
6. Calcula los valores de la presión del vacío (Pvac) dentro del matraz en Pa:
Pvac = PH2O + PHg
Pvac = 4484.5567 Pa + 9925.1108 Pa = 14409.6675 Pa
Pvac = 3880.1165 Pa + 28584.3192 Pa = 32464.4357 Pa
Pvac = 3519.4021 Pa + 39568.1085 Pa = 43087.5106 Pa
Pvac = 3275.6762 Pa + 46714.1883 Pa = 49989.8645 Pa
Pvac = 3100.1936 Pa + 52272.2509 Pa = 55372.4445 Pa
Pvac = 2885.7148 Pa + 57300.9732 Pa = 60186.688 Pa
7. Calcula los valores de la presión absoluta (Pabs) dentro del matraz en Pa:
Pabs = Pbarom - Pvac 
Pabs = 77415.86461 Pa - 14409.6675 Pa = 63006.1971 Pa
Pabs = 77415.86461 Pa - 32464.4357 Pa = 44951.4289 Pa
Pabs = 77415.86461 Pa - 43087.5106 Pa = 34328.3540 Pa
Pabs = 77415.86461 Pa - 49989.8645 Pa = 27426.0001 Pa
Pabs = 77415.86461 Pa - 55372.4445 Pa = 22043.4201 Pa
Pabs = 77415.86461 Pa - 60186.688 Pa = 17229.17661 Pa
8. Obtén en tablas de vapor de agua saturado la presión (Ptabla) para cada valor experimental de temperatura:
	Temperatura (t)
(en °C)
	Ptabla
(bar)
	Ptabla
(Pa)
	85
	0.579041844
	57904.1844
	80
	0.47414474
	47414.474
	75
	0.3862385715
	38623.85715
	70
	0.3120093
	31200.93
	65
	0.2506285325
	25062.85325
	60
	0.199464393
	19946.4393
9. Calcula los valores del porcentaje de error de la presión (Ptabla) calculada con respecto a la presión de tabla (Ptabla):
%EPabs = 
%EPabs = = -8.8113%
%EPabs = = 5.1944%
%EPabs = = 11.12%
%EPabs = = 12.098%
%EPabs = = 12.047%
%EPabs = = 13.622%
10. Traza las líneas Pabs (en el eje y) vs t (en eje x) y Ptabla (en el eje y) vs t (eje x) ambas líneas en la misma gráfica:
 
· TABLA DE RESULTADOS
	ρHg = 13531.1668 Kg/m3
	Pbarom = 77415.86461 Pa
	ρH2O = 0.996834 g/mL
ρH2O = 996.834 Kg/m3
	ΡHg (Pa)
	PH2O (Pa)
	Pvac (Pa)
	Pabs (Pa)
	% Error de Pabs
	9925.1108
	4484.5567
	14409.6675
	63006.1971
	-8.8113%
	28584.3192
	3880.1165
	32464.4357
	44951.4289
	5.1944%
	39568.1085
	3519.4021
	43087.5106
	34328.3540
	11.12%
	46714.1883
	3275.6762
	49989.8645
	27426.0001
	12.098%
	52272.2509
	3100.1936
	55372.4445
	22043.4201
	12.047%
	57300.9732
	2885.7148
	60186.688
	17229.17661
	13.622%
CUESTIONARIO
1. Compara cada presión hidrostática del agua y mercurio e indica de cada par de valores cual es mayor:
Se puede notar que en cada par de valores el valor mayor siempre es el del mercurio. 
	PH2O (Pa)
	PHg (Pa)
	Mayor valor 
	4484.5567
	9925.1108
	El valor mayor es el de PHg
	3880.1165
	28584.3192
	El valor mayor es el de PHg
	3519.4021
	39568.1085
	El valor mayor es el de PHg
	3275.6762
	46714.1883
	El valor mayor es el de PHg
	3100.1936
	52272.2504
	El valor mayor es el de PHg
	2885.7148
	57300.9732
	El valor mayor es el de PHg
2. Analiza las presiones absolutas calculadas respecto a la presión atmosférica local:
Las presiones absolutas son mayores en todos los casos debido a la presión que va ejerciendo el equipo instalado, esta presión se debe a la temperatura que se tiene, en comparación con la presión atmosférica local tiene una presión menor debido a que la densidad del aire disminuye conforme la altura, además de que la presión atmosférica tiene un área mayor que la presión del matraz ocupado.
3. Compara las curvas obtenidas en la gráfica P-T (presiones calculadas y de tabla):
Las curvas son parecidas solo varían un poco debido a el porcentaje de error obtenido o desviaciones obtenidas en la experimentación, esto se debe a la lectura de las medidas necesarias.
4. Considera los valores obtenidos del porcentaje de error y justifica sus desviaciones.
Se da un porcentaje de error ya que las condiciones suelen cambiar un poco en laboratorio, además de otros factores que pueden existir como que si se tomó bien la medición en el momento exacto en que correspondía a la temperatura deseada, entonces por estos factores se tiende a tener un margen de error de lo teórico con lo experimental.
5. Sobre algunas de las curvas de un diagrama de fases del agua, ubica en forma proporcional tus eventos experimentales.
CONCLUSIONES
Un diagrama P-T es considerado diagrama de fases ya que las tres fases están separadas entre sí por tres líneas, sublimación, evaporación y fusión. Cuando estas líneas coinciden se le llama punto triple, es decir, se encuentran en equilibrio.
En las propiedades del líquido y del vapor cuando la temperatura aumenta, el estado en equilibrio avanza a lo largo de la curva de evaporización mientras que las propiedades de las fases se van haciendo parecidas y el menisco desaparece.
En la fase liquida se produce vaporización a partir de la reducción de presión a temperatura constante a esto se le llama región de fluido pues existen temperaturas y presiones mayores que Tc y Pc.
Se obtuvieron los valores de presión y temperatura de una sustancia pura para poder trazar el diagrama de presión-temperatura, también se sacaron valores en las tablas de vapor saturado ya que algunas propiedades son demasiado complejas para determinarse por medio de ecuaciones simples. Vale decir que al calcular ciertas propiedades y sacar otras de las tablas, esto tiene un margen de error pero esto se debe al error de medición o mejor dicho, al error humano.
Se puede concluir que en esta práctica lo que se pretendía hacer es obtener las lecturas de presiones con respecto a la temperatura de una sustancia pura que en este caso era el agua y el mercurio.
Se puede decir que las presiones atmosféricas del mercurio siempre fueron mayor a las del agua debido a que el mercurio puede tener una altura y área mayor que ladel agua, las presiones absolutas que se calcularon fueron mayor debido a que en la presión atmosférica la densidad del aire es mayor provocada por un área mayor, en contraste con el matraz no puede tener una altura muy alta por lo tanto la densidad es menor y provoca una mayor presión.
Las gráficas realizadas se parecen, solo que varían un poco por factores que afectan la experimentación, esto provoca que los valores puedan estar un poco diferentes con respecto a lo teórico, se obtuvo un porcentaje de error o una desviación de valores debido a lo ya mencionado en la experimentación existen factores como la temperatura, presión, el uso de los equipos, entre otros.
Al concluir el experimento obtuvimos los valores de presión y de temperatura del agua en equilibrio con su vapor, observamos las variaciones que experimenta una sustancia pura (agua) cuando cambia de fases durante este proceso, que son: la sublimación, evaporación y fusión. Con estos valores hicimos los cálculos correspondientes para poderlos comparar con los datos de las tablas termodinámicas de vapor saturado, Al hacerlo analizamos que la presión del mercurio es mayor a la presión del agua
Concluyo que realizamos bien esta práctica ya que tuvimos una precisión muy buena en el momento en que medimos las alturas debido a que el porcentaje de error de la presión absoluta no fue muy grande 
gráfica N° 1 
pabs-t y ptabla-t
Pabs	60	65	70	75	80	85	17229.275010000001	22043.527139999998	27426.112219999999	34328.474029999998	44951.561179999997	63006.349920000001	Ptabla	60	65	70	75	80	85	19946.434300000001	25062.85325	31200.93	39623.857150000003	47414.474000000002	57904.184399999998	Temperatura
Pabs y Ptabla