INFORME DE LABORATORIO Fisicoquímica I

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- Conclusiones

Se determinó la capacidad calorífica de un cubo de aluminio obteniendo un porcentaje de error de 20.39% con lo cual se puede concluir que el método utilizado en la experimentación es válido ya que este error se puede justificar al analizar que el cubo de aluminio no estaba completamente compactado, por lo tanto este absorbió agua y su peso aumentaba en cada repetición realizada, esta consideración no pudo ser tomada en cuenta en los cálculos respectivos para encontrar la capacidad calorífica experimental, ya que esto ocurría al sumergir el cubo en agua y así calentarlo.

- Cuestionario/Consulta

- La planta separadora de aire

Un proceso de gran significado industrial es la planta separadora de aire en el cual éste es separado en sus componentes. El oxígeno, nitrógeno, argón y gases raros se usan ampliamente en varias aplicaciones industriales, de investigación, de pruebas especiales y de bienes de consumo. La planta separadora de aire puede considerarse como un ejemplo de dos grande campos: la industria de procesos químicos y el campo de criogénica.

La refrigeración básica en el proceso de licuefacción es proporcionada por procedimientos diferentes. Uno consiste en la expansión del aire en una máquina. Durante este proceso, el aire produce trabajo y, como resultado, se reduce la temperatura. El otro procedimiento consiste en pasar el aire por una válvula de estrangulamiento, proyectada y situada para que haya un descenso substancial en su temperatura. El aire seco a alta presión entra aun cambiador de calor. La temperatura desciende su paso por el cambiador. En un punto intermedio del cambiador, parte del aire es extraído para que fluya a través de la máquina de expansión. El aire remanente pasa por el resto del cambiador de calor a través de la válvula de estrangulamiento. Las dos corrientes vuelven a juntarse a una presión de 5 a 10 atmósferas y entran a una columna de destilación llamada la columna de alta presión. La función de la columna de destilación es separar el aire en sus varios componentes, principalmente el oxígeno y nitrógeno. Dos corrientes de composiciones diferentes fluyen de la columna de alta presión a la columna superior, pasado por las válvulas de estrangulamiento. Una de ellas es líquido abundante de oxígeno que sale del fondo de la columna más baja, y la otra corriente, abundante en nitrógeno, fluye a través del subenfriador. La separación se completa en la columna superior. (GORDON J, 1967).

- La Máquina del Cohete

El advenimiento de proyectiles y satélites ha traído a un lugar preponderante la máquina del cohete como una planta de energía propulsora. Las máquinas de los cohetes pueden clasificarse como de propelente líquido, o bien, de propelente sólido, según el combustible utilizado. Este ha sido usado con mucho éxito en impulso inicial de aviones ayudados en propulsión a chorro, en proyectiles militares y en vehículos espaciales. Estos cohetes son más simples, tanto en el equipo básico requerido para su operación, como en los problemas que lógicamente lleva involucrado su uso para el servicio militar.

Algunas plantas de fuerzas tales como la planta de vapor simple que hemos considerado muchas veces, operan en un ciclo; esto es, la sustancia de trabajo sufre una serie de procesos y finalmente regresa a su estado inicial. En otras plantas de fuerza como las máquinas de combustión interna y las turbinas de gas, las substancias de trabajo, no es sometida a un ciclo. (GORDON J, 1967).

- Ciclos de Refrigeración por Compresión de Vapor.

El ciclo ideal de refrigeración por compresión de vapor se ve en la figura que sigue, en el ciclo 1-2-3-4-1. Entra vapor saturado a baja presión al compresor y sufre una compresión reversible y adiabática, 1-2. El calor es cedido a presión constante en el proceso 2-3, y la sustancia de trabajo sale del condensador como líquido saturado. Sigue un proceso adiabático de estrangulamiento durante 3-4, luego, la sustancia de trabajo se evapora a presión constante durante 4-1, lo cual completa el ciclo. La similitud entre este ciclo y el ciclo Rankine es evidente, ya que se trata del mismo ciclo, pero invertido, excepto que una válvula de expansión reemplaza a la bomba. Este proceso de estrangulamiento es irreversible, mientras que el proceso de bombeo del ciclo Rankine es reversible. La divergencia de este ciclo ideal, con el ciclo de Carnot 1'-2'-3-4'-1' es notoria en el diagrama T - s. La razón de la divergencia es que es mucho más conveniente tener un compresor que opere sólo vapor y no una mezcla de líquido y de vapor, como sería necesario durante el proceso 1'-2' del ciclo de Carnot. (GORDON J, 1967)

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Un calorímetro de aluminio, con una masa de 100 g, contiene 250 g de agua. El calorímetro y el agua están en equilibrio térmico a 10.0°C. Dos bloques metálicos se colocan en el agua. Uno es un trozo de cobre de 50.0 g a 80.0°C. El otro tiene una masa de 70.0 g y originalmente está a una temperatura de 100°C. Todo el sistema se estabiliza a una temperatura final de 20.0°C. a) Determine el calor específico de la muestra desconocida. b) Con los datos tabulados para calor ¿puede hacer una identificación positiva del material desconocido? ¿Puede identificar un material posible? Explique sus respuestas.

Datos:

- Bibliografía

- Correa, C. (2002). Fenómenos Físicos. Medellín: Universidad EAFIT.

- Chang R. (2000). Fisicoquímica. 2ra Edición. México: McGrawHill

- GORDON J. VAN WYLEN Y RICHARD E. SONNTAG "Fundamentos de Termodinámica", Primera Edición, Editorial: Limusa, S.A. México,1967.

- Anexos

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Figura N°1: Pesaje del agua en la balanza

granataria.

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Figura N°2: Introducción del agua fría

dentro del calorímetro.