TERMODINÁMICA: TÍTULO DE UN VAPOR DE AGUA

Transcripción

1 TERMODINÁMICA: TÍTULO DE UN VAPOR DE AGUA GRUPO: V/15/S1/M3 Álvaro Lamo Ignacio Labari Miguel Lázaro Joshua Granados

2 1. DEFINICIONES El título de vapor es el porcentaje en masa de vapor en una mezcla líquidovapor y suele denotarse con la letra x: El valor de varía desde 0 (líquido saturado) hasta 1 (vapor saturado). Para los valores cercanos a 1 se tiene una masa de líquido pequeña en forma de gotitas en suspensión (como la niebla o el vapor que vemos al hervir el agua). Para valores inferiores el líquido se deposita sobre el fondo del recipiente por efecto de la gravedad. La coexistencia de líquido y vapor se indica normalmente con el término vapor húmedo o mezcla de vapor saturado. 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL El procedimiento experimental a seguir en la realización de la práctica son: 1) Determinación de la masa del calorímetro con agitador y sin agua,, para el cálculo de K, que es el equivalente en agua del calorímetro,, siendo 2) Llenar el calorímetro con agua fría, aproximadamente 2/3 del calorímetro. Se pesa para obtener el valor de y se toma la temperatura. 3) Inyección de vapor de la caldera, a la presión atmosférica ambiente. Se toma la presión atmosférica y la temperatura ambiente. Se efectúan las correcciones que hagan falta apoyándose en las tablas. La inyección de vapor dura hasta que la esté lo suficientemente por encima de. Durante este proceso se toma la temperatura durante 20 segundos y cuando se retire la manguera, se mide durante otros 3 minutos. Aproximar la temperatura. 4) Se pesa de nuevo el calorímetro, con agitador y agua, y se obtiene el valor de 5) Se mira en las tablas los siguientes valores: a. entalpía específica del vapor saturado a la temperatura que sale (a la presión atmosférica) b. entalpía específica del agua líquida a la temperatura del vapor (a la presión atmosférica) c. entalpía específica del agua líquida a la temperatura final.

3 Con todos esos datos, y aplicando la conservación del calor nos queda: Siendo: ( )( ) ( )( ) ( )( ) masa de agua inicial del calorímetro temperatura inicial = equivalente en agua del calorímetro masa de agua final del calorímetro temperatura final de equilibrio entalpía específica del vapor saturado entalpía específica del agua líquida idéntica a pero a temperatura final Esquema del ensayo realizado en el laboratorio 3. MATERIALES Calderín para producir el vapor de agua ( ) Calorímetro adiabático de doble pared Termómetro Cronómetro Tablas de las propiedades termodinámicas del agua saturada

4 Temperatura (ºC) 4. DATOS OBTENIDOS VARIABLE RESULTADO 179,2 g 288,6 g 9,4 ºC 37,99 cal/ºc 306 g 34,9 ºC 639 cal/g 99 cal/g 34,9 cal/g Además, medimos la temperatura cada 20 s y los datos resultantes fueron estos: t(s) T(ºC) 0 9, , , , , , , , , , , , , Temperatura vs Tiempo En la gráfica podemos apreciar que es una relación casi lineal debido a que la recta de regresión que más se ajusta a los datos obtenidos es una recta que sigue la ecuación con un coeficiente de correlación de y = 0,0677x + 9,159 R² = 0, Tiempo (s) Aparte de estos datos también medimos los datos de la temperatura y presiones del laboratorio:

5 Pero a la presión hay que aplicarle un factor de corrección dado que el barómetro sufre diferentes variaciones por la temperatura y la altura de la zona donde esté colocado (respecto del nivel del mar). Mirando en las tablas del guión de la práctica averiguamos que el factor de corrección que hay que aplicar es, por lo que el nuevo valor de la presión exterior nos queda Si nos vamos a las tablas de entalpías (para saber los valores de hvs, h L y hl), obtenemos los valores de esas entalpías 5. ERRORES Medidas en la balanza (masa) = ±0.1 g Medidas en el termómetro (temperatura) = ±0.1ºC Error de K: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Por lo tanto, los datos obtenidos con su error son: VARIABLE RESULTADO 179,2 ± 0,1 g 288,6 ± 0,1 g 9,4 ± 0,1 ºC 37,99 ± 0,021 cal/ºc 306± 0,1 g 34,9 ± 0,1 ºC 639 cal/g 99 cal/g 34,9 cal/g

6 6. CÁLCULO DEL TÍTULO DEL VAPOR Para que la práctica se dé por buena, el título del vapor (obviamente) tiene que estar entre 0 y 1 (dado que es un porcentaje). Si se encontrase fuera de estos valores, habría que repetir la práctica. ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )( ) 7. CONCLUSIONES Dado que el valor de X es 0.767, es decir, un 76.7%, podemos decir que el vapor contiene una gran cantidad de gotitas pequeñas de agua en suspensión, algo por otro lado bastante lógico puesto que si el valor fuese muy bajo no veríamos el vapor de agua. Teniendo en cuenta esto, los resultados de la práctica podemos considerarlos satisfactorios puesto que nos da un valor concreto entre 0 y 1, algo que teníamos claro que nos tenía que dar antes de realizar el ensayo.