Termodinmica II ILM212, Profesor Mauricio Osses. Informe de laboratorio

CalormetroRodrigo Antonioletti, Catalina Hernndez, Tomas Perez, Ignacio Suarez, Kevin VelizDepartamento de Ingeniera Mecnica, Universidad Tcnica Federico Santa Mara, Santiago, Chile.

20 de Diciembre, 2013

Resumen:

1. Introduccin a la Teora

Considerando la primera ley de la termodinmica, tenemos:

Para el presente procedimiento, despreciamos los aportes de la energa cintica y potencial, con lo cual tenemos finalmente:

De donde tenemos:

Se desprecia la variacin del volumen, ya que se utiliza un combustible lquido y el agua que absorbe el calor est en estado lquido y no cambia de estado. Para determinar finalmente la variacin de la energa interna debemos agregar otro concepto, la entalpa:

Pero cmo para este caso, consideramos el volumen constante y que la variacin de presin es despreciable, se tiene finalmente que la variacin de la entalpa es igual a la variacin de la energa interna.

Entonces, finalmente tenemos que cmo la presin es contante y el volumen:

As, la variacin de entalpa del sistema, es igual a la variacin de la temperatura. Se consideran entonces los elementos dentro del sistema, el vaso, y el calormetro.

Donde es el calor especfico del calormetro, la masa del vaso que contiene el combustible, el calor especifico del vaso, el incremento del agua del vaso calormetro por efecto del combustible, es la masa del combustible y es el calor generado por el alambre de niquelina quemado y por la formacin de cidos de la combustin.

Para calcular el incremento de temperatura del agua, se puede utilizar el grfico con las temperaturas registradas, o utilizar un mtodo matemtico puesto a continuacin:

Dnde es la temperatura mxima alcanzada durante la combustin, es la temperatura al comienzo de la ignicin. Las , son el incremento de la temperatura en el periodo inicial y final respectivamente; es la duracin desde hasta y F es el factor de correccin, que depende de:

Procedimiento experimental

Se procede a determinar el poder calorfico superior del diesel para lo cual se estudiara la combustin completa a partir de los trozos restantes de nquel obtenidos. Se utilizaron de niquelina, cuyo calor especifico es de . Posterior a esto, se mide la masa del vaso calormetro y luego con la niquelina en su interior, obtenindose a partir de la diferencia de masa de la porcin de niquelina utilizada; de forma similar se obtiene la masa de diesel ocupado de acuerdo a una cantidad especificada y concorde a la masa del sistema vaso ms niquelina.

Se introduce 5 ml de agua destilada en la bomba calorimtrica y se dispone el vaso calorimtrico con diesel en su interior en la horquilla de la tapa. Se coloca el alambre de niquelina de manera que parte de l est dentro del vaso con cierto contacto con el diesel, pero percatndonos que al momento de atar los extremos a los bordes de la bomba calorimtrica, estos no toque el vaso pues de lo contrario al momento del encendido, la niquelina que acta como resistencia, impedir que se cierre el circuito y se deber repetir la experiencia.

Fotografa 1: Bomba PARR 1A1203

A la bomba se le introduce oxigeno hasta una presin de . Se posiciona la bomba dentro del vaso calorimtrico, luego se inserta una termocupla que indica la temperatura del sistema aislado, con la preocupacin de que no est en contacto con la bomba ni con la pared del recipiente; luego se enciende el agitado y se deja as cinco minutos para simular un sistema estacionario. A los cinco minutos se procede a enviar el impulso elctrico, para dar inicio a la combustin. Las mediciones de temperatura son realizadas en funcin del tiempo, segn la tabla (1).

2. Resultados

Tiempo [min]Temperatura C

1,024,07

2,023,99

3,024,00

4,023,90

5,023,96

5,524,27

6,025,64

6,526,35

7,026,66

7,527,02

8,027,07

8,527,07

9,027,06

9,527,23

10,027,18

10,527,11

11,027,05

11,527,20

12,027,17

12,527,10

13,027,04

13,526,98

14,027,15

15,027,02

16,027,13

17,027,02

18,027,08

19,027,02

20,026,92

Tabla 1: Muestra la temperatura en funcin del tiempo

modelo bombaPARR1A1203

k13175[KJ]

Tabla 2: muestra el modelo de la bomba y sus caractersticas.

cable niquelina2,3 [cal/cm]

L inicial14 [cm]

L final2,5 [cm]

Tabla 3: muestra el largo inicial, final y las caractersticas del cable de niquelina usado

Con los datos expuestos, se calcularon los distintos aportes calricos:

a) Calor aportado por la niquelina:

b)

c)

d)

e)

3. Anlisis y conclusiones

Anexos Referencias