PRACTICA N02 - Conceptos termodinamicos

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Práctica N°02: CONCEPTOS TERMODINÁMICOS
INTRODUCCIÓN
Un sistema termodinámico es también denominado sustancia de trabajo y se define como la
parte del universo como objeto de estudio.
Los sistemas termodinámicos son:
● Cerrado: Es aquel que intercambia energía, ya sea, calor o trabajo pero no materia, es
decir su masa permanece constante.
● Abierto: Este sistema intercambia materia y energía con los alrededores.
● Aislado: Es aquel que no intercambia ninguna de las dos, es decir (materia y energía).
● Adiabático: Es aquel que impide la transferencia de calor con el entorno.
Los principios termodinámicos empiezan con:
- La Ley Cero: Es aquella que tiene un equilibrio térmico entre varios sistemas, es
decir, define a la temperatura como una propiedad.
Los procesos termodinámicos son cualquier cambio que haga el sistema entre dos estados
termodinámicos se denomina proceso, y una serie de estados se transfieren entre el estado
inicial y el estado final y han pasado por un camino.Las clases de procesos que existen y más
conocidas son:
La importancia de esta práctica es saber reconocer los diferentes conceptos, sistemas y
procesos termodinámicos. Los sistemas termodinámicos nos indica si la energía, materia,
trabajo o calor ingresa o sale del sistema.
Reconociendo si son sistemas cerrados, abiertos, aislados o adiabáticos. Y poder hacer
gráficos respecto a la temperatura, tiempo, flujo, etc.
RESULTADOS
Experimento 1
DISCUSIÓN:
Experimento 1:
Con respecto al reactor 1, en la gráfica 1 de temperatura vs tiempo (gráfica 1) se puede
observar una curva descendente que indica una relación inversa entre ambos ejes, a más
tiempo, menor temperatura. Esto se debe a que al momento en el que el fluido de R1 pasa al
R2 habría una transferencia de energía (calor), ya que, si dos cuerpos de diferentes
temperaturas están en contacto, el calor se transfiere del cuerpo más caliente al menos
caliente, hasta llegar al equilibrio térmico (cuando el sistema y su medio exterior están a
temperaturas iguales).
Por otro lado, en la gráfica 2. se identifica que el flujo es constante con respecto al tiempo, ya
que al rellenar ininterrumpidamente el R1 la presión que se ejerce sobre ella no varía y por lo
tanto la velocidad del flujo no se ve afectada.
Con respecto al reactor 2, en la gráfica 3 de tiempo vs nivel, se observa una relación
directamente proporcional, lo que indica que, a medida que aumentaba el tiempo, había un
incremento del nivel en el R2.
Asimismo, en la gráfica 4 se notó una relación directa entre la temperatura y el tiempo,
debido a la transferencia de calor del R1 mencionada anteriormente, y al movimiento
ocasionado por el termo-agitador que se utilizó para homogeneizar la mezcla.
En la gráfica 5 (tiempo vs concentración), se identifica una relación inversa entre ambos
factores, siendo que, a mayor tiempo, habrá menor concentración de sacarosa en el R2. Esto
se puede explicar por el aumento de agua proveniente del R1 haciendo que la sacarosa esté
más diluida.
Experimento 2:
En relación al reactor 1, en la gráfica 6 se propone una relación inversa ya que, así, como en
el experimento 1, a mayor tiempo la temperatura debería disminuir por el pase de fluido de
R1 a R2, de acuerdo al concepto de transferencia de calor .Por otro lado, en la gráfica 9 de
tiempo vs temperatura del R2, ocurriría lo contrario, debido a que en este caso, el sistema que
recibe calor es el R2 (+) y el que pierde o emite calor es el R1 (-).
En la siguiente gráfica (gráfica 7) se consideró que el flujo es constante a los diferentes
tiempos tomados, al igual que en la gráfica 1 cuando se explicó el flujo/tiempo del
experimento 1.
En la gráfica tiempo vs nivel del R2 (gráfica 8) se considera que el volumen aumentará hasta
cierto tiempo y de ahí será constante porque cuando el volumen de R2 llegué a la altura de la
salida lateral del matraz Kitasato no podrá subir más, actuando como un límite que expulse el
fluido sobrante que llega del R1.
Y, en la gráfica tiempo vs concentración (gráfica 10) se plantea que la concentración
disminuye hasta un tiempo determinado y de ahí, se volverá constante ya que, al momento en
el que el volumen no varíe (gráfica 8) la sacarosa ya no se diluirá y por lo tanto su valor
concentrado se estabilizará.
En el R2 del experimento se identifica un proceso termodinámico en temperatura y
concentración, ya que el sistema empieza a variar en esas condiciones.
En el experimento 2 no presenta un equilibrio térmico ya que no presentan temperaturas
iguales ( ni el medio exterior ni en el sistema), el sistema termodinámico se presenta con
región al reactor 1 y 2, ya que evaluaremos las diferentes condiciones que se presenten en
estos sistemas. La sustancia de trabajo (agua destilada) en el experimento 2 se transfiere del
reactor 1 al reactor lo que genera una variación de temperatura entre ambos sistemas
termodinámicos (R1 y R2). La sustancia de trabajo empleada en el experimento 2 es una
sustancia pura ya que es homogénea y muy difícil que sea reactiva. Este experimento
presenta ciertas propiedades termodinámicas, como las intensivas (concentración,
temperatura y volumen). en el reactor 2 existe un cambio de estado termodinámico, lo cual se
puede evidenciar con las coordenadas termodinámicas que son: Vinicial con respecto al V
final presentó una variación hasta que se estabilizó al llegar al límite de la salida lateral del
matraz kitasato, además, no hay una variación de la presión inicial con la presión final debido
al flujo constante que proporciona el equipo de venoclisis y en el caso de la temperatura se
muestra una variación positiva-ascendente entre T inicial y T final. respecto a los procesos
termodinámicos presenta un proceso isobárico ya que trabajamos con presión constante en
ambos reactores. Asimismo en el R2 se evidencia un proceso isométrico porque presenta un
volumen constante debido al matraz kitasato, no se evidencia un ciclo termodinámico ni su
primera ley, ya que tanto en el R1 como en el R2 hubieron variaciones con respecto al punto
inicial, de igual manera tampoco se aplica la ley 0 ya que no sé llegó al equilibrio de ambos
cuerpos. Finalmente explicando la convención de signos se puede decir que:
- El R1 emite calor por lo que tiene signo negativo (-)
- El R2 recibe calor del R1 por lo tanto este tiene signo positivo (+)
Cabe recalcar que no se considera el trabajo puesto que no fue aplicado en el experimento.
BIBLIOGRAFÍA
1. Termodinámica [Internet]. Cartagena 99.com. 2021 [cited 17 April 2021]. Available
from:
https://www.cartagena99.com/recursos/alumnos/apuntes/Tema%201%20Principios
https://www.cartagena99.com/recursos/alumnos/apuntes/Tema%201%20Principios