Laboratorio de Termodinámica

Práctica de Laboratorio N°1

CÁLCULO DE LAS PROPIEDADES TERMODINÁMICAS MODELOS

MATEMÁTICOS.

Alumnos:

ENRIQUEZ MENESES, OMARRAMOS MONZUR, JOANA

SURCA QUEVEDO, INGRIDSALCEDO ARMAS, MIJAIL

Especialidad: Ingeniería Mecánica

Fecha de realización: 02 de MarzoFecha de entrega: 13 de Abril

Profesor:Alejandro Barbachán

2014-I

Introducción:

En la actualidad, podemos utilizar el programa EES para poder hacer simulación y una resolución mediante ecuaciones dadas y de esa manera poder resolver problemas propuestos.

En este informe, hemos visto las ecuaciones de Gases los cuales incluyen: la ecuación de Van Der Waals, Redlich-Kwong y la de Benedict-Web-Rubin. Las cuales nos ayudan a tener una idea para resolver problemas más complicados y con características más reales donde incluyen datos de Presión (P), Volumen (V), Temperatura (T) o al menos dos de ellos.

1) Modelos teóricos: Gas Ideal. 2) Modelos Semiempíricos: Van der Waals, Redlich-Kwong, Benedict-Webb-Rubin, etc. 3) Modelos empíricos: Gráficas y tablas generalizadas.

Procedimiento:

1. Introduce la ecuación de estado ø (P,v,T) para cada uno de los modelos termodinámicos siguientes: gas ideal, van der Waals y Redlich-Kwong. Escribe cada ecuación con un nombre distinto para el volumen específico (v_GI, v_VdW, v_RK). Introduce la función termodinámica que da el programa EES en función de la temperatura y la presión v_EES=Volume(Steam, P=P, T=T), obtenida de datos experimentales. Define los errores (en porcentaje) que comete cada modelo respecto al valor que da la aplicación (considerado como real), error_GI, error_VdW, error_RK.

Calcula los volúmenes específicos (en m3/kmol) según los diferentes modelos para

(a) P= 1 bar T=99ºC

(b) P= 1 bar T=101ºC

Comenta las diferencias en volúmenes específicos y los errores de los distintos modelos. ¿A qué se debe tanta diferencia? ¿Cuál es la temperatura de cambio de fase (temperatura de saturación) del agua a 1 bar?

2. Fijando el valor de la temperatura en 300 K, construye una tabla paramétrica en donde varíe la presión en el rango 0.01-1 bar. En este rango incluirás los dos valores

de presión en el cambio de fase (presión de saturación). Calcula el volumen específico y el error cometido por los distintos modelos.

1.

Gas ideal

P=1barr=100000Pa, T=372K

P=1barr=100000Pa, T=374K

Van der Waals

P=1barr=100000Pa, T=372K

P=1barr=100000Pa, T=374K

Redlich-Kwong

P=1barr=100000Pa, T=372K

P=1barr=100000Pa, T=374K

2.

Gas Ideal

Van der Waals

Redlich-Kwong

Comentario yAnálisis:

En el caso de la ecuación del gas ideal, la cual se utiliza cuando se tienen muy bajas presiones y altas temperaturas, de modo que no se tomen en cuenta las atracciones y repulsiones moleculares que afectan el volumen. En este caso no resulta confiable ya que el agua se encuentra a 372K o 99°C y la de 374Ko 101°C las cuales son temperaturas bajas porque el agua aún se mantiene en estado líquido y la presión de 1 barr o 100kPa es una presión alta para tomar esta sustancia como un caso ideal, por este motivo es el que presenta mayor error.

Con respecto a la ecuación de Van der Waals y la de Redlich-Kwong se puede asumir que es mas exacta que la ecuación de los gases ideales pero al comparar el error de los resultados se concluye que la ecuación de Redlich-Kwong es la que describe mejor el comportamiento de los gases con respecto a su volumen