Temperatura de saturacion

8/16/2019 Temperatura de saturacion

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Universidad De la Frontera

Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratoriode Sustanciaspuras.

Informe 2

Nombres : -Felipe Higuera (ICMat)-Manuel Huala (ICI-M)-Nicolás Toledo(ICI-M)

Profesor : Naadet! Ibacac!e

"signatura : Termodinámica "udante : Pablo #odo


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ContenidoIntroducción........................................................................................................ 2

Objetivos............................................................................................................. 3

Marco teórico...................................................................................................... 4

Metodología........................................................................................................

!onclusiones....................................................................................................... "

#eferencias.........................................................................................................$

%


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Introducción.

$l presente traba%o tendrá como ob%eti&o el análisis de un e'perimento detransferencia de calor por con&eccin entregado a su sistema correspondiente

para luego obtener la temperatura de saturacin del fluido anali*ado para esto se

conte'tuali*ará con las ecuaciones +ue modelan estos procesos de transferencia

de calor as, como el mtodo de análisis +ue permite determinar la temperatura de

saturacin.

Cual+uier l,+uido (a cual+uier presin dada) en su punto de ebullicin se le llama

tambin l,+uido saturado consecuentemente el punto de ebullicin es tambin

conocido como temperatura de saturacin.

$ste informe consta de un marco terico para dar a entender los conceptos

básicos definiciones acerca del proceso estudiado tambin cuenta con una

metodolog,a detallada del e'perimento todas las operaciones +ue se reali*aron

para la obtencin de los resultados por /ltimo se presenta el análisis.

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Objetivos.

General:

Calcular la cantidad de calor sensible latente entregado a los 011 ml de agua

+ue fueron calentados en el e'perimento.

Comparar la temperatura de saturacin terica (obtenida con la presin buscada)

con la temperatura de saturacin obtenida en el e'perimento.

Específicos:

-2sar la frmula de interpolacin lineal calor sensible calor latente.

-2sar las tablas de agua saturada.

-Calcular la temperatura de saturacin del agua.

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Marco teórico.

Sustancia pura: se define como una sustancia +ue tiene una composicin+u,mica fi%a. 2na sustancia pura no necesariamente tiene +ue ser un elemento o

un compuesto +u,mico sino +ue tambin puede ser una me*cla !omognea de

&arios elementos o compuestos.

Para el estudio de las sustancias puras es importante tener en consideracin la

temperatura de saturacin presin de saturacin. $stas son la temperatura la

presin en la cual se produce la e&apori*acin.

$stas sustancias puras tienen las siguientes clasificaciones:

Líquido saturado: 3,+uido +ue está a punto de e&aporar.

Líquido copriido: No !a posibilidad de +ue e&apore la temperatura está

mu por deba%o de la temperatura de saturacin (presin mu ele&ada con

respecto a la presin de saturacin).

!apor saturado: 4apor +ue está a punto de condensar.

!apor sobrecalentado: No !a posibilidad de +ue condense la temperatura está

mu por sobre la temperatura de saturacin (presin mu por deba%o de la presin

de saturacin).

Me"cla saturada: $n este estado coe'isten tanto l,+uido como &apor.

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Cuando se le transfiere energ,a mediante calor a un sistema e'isten dos tipos de

calor.

Calor sensible: $s cuando la temperatura está por deba%o de la temperatura de

saturacin en este no e'iste cambio de fase. $ste se calcula de la siguiente

forma:

Qs=mC e ∆ T [J ]

5onde m e+ui&ale a la masaC e el calor espec,fico de la sustancia ∆ T

la &ariacin de temperatura. 6eg/n sistema internacional de unidades (6I) el calor

sensible se mide en %oules.

Calor latente: $s cuando la temperatura e+ui&ale a la temperatura de saturacin

e'iste un cambio de fase. $l calor latente se calcula con la siguiente ecuacin.

Ql=mL [J ]

5onde L e+ui&ale a calor latente de fusin &apori*acin o sublimacin los

cuales son el calor necesario para producir el cambio de fase para 1[kg] de

masa. $n el 6I su unidad de medidad es el %oule.


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Metodolo#ía.

Mediante el e'perimento reali*ado en el laboratorio se pretende calcular el calor

(latente sensible) transferido a una cierta cantidad de agua. 3os materiales

fueron los siguientes:

• 700ml de agua.

• Her&idor elctrico.

• Termocupla para medir la temperatura.

• 7 4aso precipitado.

6e reali* el siguiente e'perimento:

7. 6e registra la temperatura inicial del agua.

8. 6e calientan los 700ml de agua en el !er&idor este con la tapa abierta

para e&itar +ue se apague. "demás se introduce la termocupla en el agua

para tomar la temperatura.9. 2na &e* la temperatura del agua sea constante se detiene el !er&idor se

registra la temperatura final.. 6e registra la cantidad de agua final.

2na &e* acabado el e'perimento se registraron los siguientes datos:

I. $uscar %resión de

saturación en &euco.

3a presin de saturacin en Temuco corresponder,a a la presin atmosfrica a

+ue esa ser,a la presin ;constante< a la +ue se reali* el e'perimento. 3a presin

atmosfrica en Temuco alcan*a su m,nimo entre las 7=:11 las 7>:11 !oras la

cual tiene un &alor estimado de1008[hPa] [1] la cual e+ui&ale a 108[kPa] .

I I. 'sar las tablas para calcular la &( asociada a esa presión.

&

mi )asa

inicial*

700ml

mf )asa

final*

675mlT i )asa

inicial*

16° C

T f )asa

final*

94,3 ° C


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6e utili*a la tabla "-= de agua saturada la presin 108[kPa] para obtener la

temperatura de saturacin. Pero al no estar la presin encontrada en la tabla es

necesario reali*ar una apro'imacin mediante una interpolacin lineal o

e+ui&alentemente mediante la ecuacin de la recta de los dos puntos más

cercanos.

$'presaremos la presin temperatura como un par ordenado de la forma

( x , y ) donde x≔Temperatura e y= Presión . ?ueremos determinar la

temperatura del par (T ,108) .

3os puntos más cercanos son los siguientes: (99.97 ,101,325 ) (105.97 ,125)

con estos puntos podemos la ecuacin +ue apro'ima la presin entre ellos.

y= y0+( y1− y0 x

1− x

0) ( x− x0 )

"!ora reempla*ando los &alores se tiene:

y=101.325+( 125−101.325105.97−99.97 ) ( x−99.97 )=3.942 x−292.84

"!ora reempla*ando

(T ,108) despe%ando

T

se tiene:

T =108+292.84

3.942=101.6844 ° C

3a cual es la temperatura de saturacin +ue buscamos.

I II . Calcular el calor sensible + latente otor#ado a los 700ml

de a#ua.

$l calor cedido a estos 700ml de agua está di&idido en dos. Primero el calor

sensible el cual corresponde al calor cedido antes de llegar a la temperatura de

saturacin el calor latente el cual es el +ue ocurre a la temperatura de

saturacin.

'


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• Calor sensible: 6e utili*a la masam=700[gr ] el calor espec,fico del agua

C e=4185.5[ J kgK ] las temperaturas obtenidas del e'perimento (la&ariacin en Celsius es la misma +ue en @el&in).

Qs=mC e ∆ T =0.7 [ kg ] 4185,5[ J kgK ] (94.3−16)[ K ]

Qs=229.407[kJ ]

• Calor latente: Para calcular el calor latente no podemos ocupar los

700[gr ] de agua a +ue no se e&aporo toda sino una parte de ella. Por

lo +ue la masa será m=∆ m=25[gr ] se utili*ara Lv=2257 [kJ kg ] .

Ql=m Lv=0.025 [ kg ]2257[ kJ kg ]Ql=56.425[kJ ]

I!. Coparar &( de saturación teórica con la obtenida en el

e,periento.

3a temperatura terica obtenida en el punto I. esT

1=101.6844 °C

la

temperatura obtenida e'perimentalmente la cual e+ui&ale a la temperatura final

del agua esT

2=94.3 ° C

. $s e&idente +ue la temperatura terica es maor a la

obtenida e'perimentalmente.

"


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Conclusiones.

3uego de reali*ar el e'perimento de Transferencia de Calor por Con&eccin en ellaboratorio con el ob%eti&o de poder determinar la temperatura de saturacin del

fluido en estudio en este caso el agua con la metodolog,a detallada se puede

concluir +ue para el primer ob%eti&o general de calcular el calor latente sensible

entregada a los 011ml de agua los resultados +ue: 3os resultados pueden

conlle&ar un error causado por factores prácticos de la e'periencia como:

-No se estimaron con instrumentos de medicin las cantidades iniciales ni finales

de agua solo a simple &ista.

-Hubo una cantidad (pe+ueAa) de agua perdida en el &ertimiento del agua !er&ida

al &aso precipitado.

Con respecto a nuestro segundo ob%eti&o general el de comparar los resultados

e'perimentales tericos de la temperatura de saturacin del agua en base a los

datos obtenidos en la clase de laboratorio podemos concluir +ue: 3os resultados

tienen una cantidad de error es de ∆ T =7.4 ° C apro'. la cual se debe

principalmente a &arios factores como:

- 3a sala carece de la aislacin necesaria para reali*ar el e'perimento

- 3a presin utili*ada como referencia al ser la atmosfrica es distinta a la presin

a la +ue estaba sometida el sistema a +ue el e'perimento no se reali* al aire

libre por lo +ue el error se propag en cálculos. Por los resultados se puede

obser&ar +ue la presin en la sala era maor a la presin atmosfrica usada como

referencia.

Para la replicacin del e'perimento una obtencin más fidedigna de los

resultados se recomienda tener todos estos factores en cuenta.

Finalmente no se puede seguir anali*ando el fluido luego de pasar a &apor

saturado debido a +ue no se tiene el e+uipamiento necesario en la sala de

laboratorio para medir la presin capturar el &apor sobrecalentado del

e'perimento.

$


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%(


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-eferencias.

B7 C$NM". MEDICIONES METEOROLÓGICAS Y DE CALIDAD DE AIRE EN TEMUCO Y RANCAGUAPARA LA OBTENCIÓN DE ANTECEDENTES TÉCNICO-CIENTÍFICO PARA LA GENERACIÓN DE LA

NORMA DE CALIDAD PRIMARIA PARA MATERIAL PARTICULADO FINO MP2.5.

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B8 Mic!ael . MoranJ HoEarnd N. 6!apiro. Fun!"#n$!%& '( En)*n##+*n)

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