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• Ana Luz Mamani

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA DE PROCESOS ESC. PROFESIONAL DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

CURSO: REFRIGERACIÓN Y CONGELACIÓN DE ALIMENTOS TEMA: EXPERIMENTO THOMSON

JOULE

DOCENTE: Ing. ARTURO ALATRISTA CORRALES AÑO: TERCERO “B” ALUMNA: BEGAZO PALOMINO BERTHA DIOSELINA

AREQUIPA – PERÚ 2020

Explique termodinámicamente, el experimento Joule-Thomson (efecto joule Thomson). El efecto Joule-Thomson fue descrito en 1852 por James Prescott Joule y William Thomson. Este experimento le siguió los pasos a un trabajo realizado por Joule, el cual consistía en que un gas se expandía manteniendo su energía interna. El experimento Joule-Thomson consistía en hacer pasar un gas, desde una presión elevada a otra presión inferior, a través de una barrera o membrana porosa. Debido a este “estrangulamiento”, la expansión del gas se torna muy lenta de tal forma que las presiones a cada lado del obstáculo se mantienen prácticamente constantes.

El aparato utilizado para este experimento fue aislado de manera que el proceso fuese adiabático. Se registraron las temperaturas, donde se observó menor temperatura en la zona de menor presión, y que la diferencia en la temperatura era proporcional a la diferencia de presión que ellos mantenían. El comportamiento de la temperatura del gas es ahora llamado el efecto Joule Thomson, definido como:

𝜇=(

𝜕𝑇 ) 𝜕𝑃 ℎ

El coeficiente de Joule-Thomson es una medida del cambio en la temperatura con la presión durante un proceso de entalpía constante. Observe que si durante un proceso de estrangulamiento:  0 la temperatura aumenta

µ

 0 la temperatura permanece constante  0 la temperatura disminuye

Como el proceso se lleva adelante aislando térmicamente el sistema, los cambios en la energía interna se deberán solamente al trabajo realizado sobre el sistema. Cuando el gas atraviesa la barrera, donde la presión Pi, la temperatura Ti y el gas ocupe un volumen Vi. El gas emerge en la zona de presión, donde las mismas cantidades del gas o fluido tiene una presión Pf, una temperatura Tf y ocupa un volumen Vf. El gas de la izquierda es comprimido isotérmicamente por el gas corriente arriba, que actúa como un émbolo. La presión es Pi y el volumen cambia desde Vi hasta 0; entonces el trabajo efectuado sobre el gas es:

𝑊𝑖 = −P𝑖 (0 – V𝑖 ) = P𝑖 V𝑖 El gas se expande isotérmicamente a la derecha de la barrera contra la presión final que ofrece el gas corriente abajo, que actúa como un embolo, para salir. El volumen cambia desde 0 hasta Vf y el trabajo efectuado sobre el gas en esta etapa es: 𝑊𝑓 = −P𝑓 (V𝑓 − 0) = −P𝑓 V𝑓 El trabajo total efectuado sobre el gas es la suma de estas dos cantidades. 𝑊 = 𝑊𝐼 + 𝑊𝑓 = P𝑖 V𝑖 − P𝑓 V𝑓 Por lo tanto el cambio de energía interna del gas cuando se mueve adiabáticamente desde un lado de la barrera al otro es: 𝑉𝑓 − 𝑉𝑖 = 𝑊 = 𝑃𝑖 𝑉𝑖 − 𝑃𝑓 𝑉𝑓

𝑈𝑓 − 𝑈𝑖 = 𝑊 𝑉𝑓

0

𝑊 = − ∫ 𝑃𝑓 𝑑𝑉 − ∫ 𝑃𝑖 𝑑𝑉 = 𝑃𝑖 𝑉𝑖 − 𝑃𝑓 𝑉𝑓 0

𝑉𝑖

→ 𝑈𝑓 + 𝑃𝑓 𝑉𝑓 = 𝑈𝑖 + 𝑃𝑖 𝑉𝑖 𝑜 𝑏𝑖𝑒𝑛 𝐻𝑓 = 𝐻𝑖 Siendo la entalpia constante

PÁGINAS CONSULTADAS https://www.textoscientificos.com/fisica/efecto-joule-thomson https://www.famaf.unc.edu.ar/~gcas/termo1/clases/node54.html https://www.studocu.com/pe/document/universidad-nacional-de-trujillo/mecanica-demateriales/informe/proyecto-efecto-joule-thompson/3155660/view