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TABLA DE DATOS EXPERIMENTALES Evento 1 2 3 4 5 6 7

Temperatura de ebullición teb (°C) 26 49 61 66 75 91 92

Δhvacio (cm) 53.6 50.3 43 38.8 29.4 3.9 0

Temperatura ambiente (°C) 24.5

hbarom (mHg) 0.585

CÁLCULOS 1.-Calcula la densidad del mercurio (ρ Hg) a la temperatura ambiente. 𝐾𝑔 𝑚3

ρ Hg=13595.08-(2.466)(24.5°C)+(0.0003)(24.5°C)2=13534.843 2.-Calcula la presión barométrica (Pbarom) en Pa. Pbarom=(ρ Hg)(gloc)( hbarom) 𝐾𝑔

𝑚

Pbarom=(13534.843𝑚3)(9.78𝑠2 )( 0.585m)=77436.89726Pa 3.-Calcula los valores de la presión de vacío (P vacío) en Pa. P vacío=( ρ Hg)( gloc)( Δhbarom) 𝐾𝑔

𝑚

𝐾𝑔

𝑚

P vacío=( 13534.843𝑚3)( 9.78𝑠2 )( 0.536m)=70950.72979Pa P vacío=( 13534.843𝑚3)( 9.78𝑠2 )( 0.503m)=66582.49456Pa 𝐾𝑔 )( 𝑚3

P vacío=( 13534.843

𝑚 𝑠

9.78 2 )( 0.43m)=56919.42875Pa

𝐾𝑔

𝑚

𝐾𝑔

𝑚

𝐾𝑔

𝑚

𝐾𝑔

𝑚

P vacío=( 13534.843𝑚3)( 9.78𝑠2 )( 0.388m)=51359.85664Pa P vacío=( 13534.843𝑚3)( 9.78𝑠2 )( 0.294m)=38917.00477Pa P vacío=( 13534.843𝑚3)( 9.78𝑠2 )( 0.039m)=5162.459817Pa P vacío=( 13534.843𝑚3)( 9.78𝑠2 )( 0m)=0Pa 4.-Determine la presión absoluta de saturación para cada uno de los eventos (Pabs sat) en Pa. Pabs sat=77436.89726Pa-70950.72979Pa=6486.16747Pa Pabs sat=77436.89726Pa-66582.49456Pa =10854.4027Pa Pabs sat=77436.89726Pa-56919.42875Pa =20517.46851Pa Pabs sat=77436.89726Pa-51359.85664Pa =26077.04062Pa

Pabs sat=77436.89726Pa-38917.00477Pa =38519.89249Pa Pabs sat=77436.89726Pa-5162.459817Pa =72274.43744Pa Pabs sat=77436.89726Pa-0Pa =77436.89726Pa 5.-Entrando con cada uno de los valores de presión absoluta Pabs (en bar), obtener en tablas el valor de la temperatura de equilibrio correspondiente. (Si es necesario usa el método de interpolación lineal) Pabs sat (Pa)

Pabs sat (bar)

6486.16747Pa

(6486.16747Pa)(100000𝑃𝑎) = 0.06486bar

10854.4027Pa

(10854.4027Pa)(100000𝑃𝑎) = 0.10854bar (20517.46851Pa)( 1𝑏𝑎𝑟 ) =0.20517bar 100000𝑃𝑎 (26077.04062Pa)( 1𝑏𝑎𝑟 ) =0.26077bar 100000𝑃𝑎 (38519.89249Pa)( 1𝑏𝑎𝑟 ) =0.38519bar 100000𝑃𝑎 (72274.43744Pa)( 1𝑏𝑎𝑟 ) =0.72274bar

20517.46851Pa 26077.04062Pa 38519.89249Pa 72274.43744Pa

𝑥−𝑥1 )(y2-y1)+y1= 2 −𝑥1 0.06486−0.06 =( 0.07−0.06 )(38.999-36.158)+36.158=37.538°C

T°C=(𝑥 1𝑏𝑎𝑟

1𝑏𝑎𝑟

100000𝑃𝑎

0.10854−0.1 )(47.683-45.806)+45.806=47.408°C 0.11−0.1

=(

0.20517−0.2 )(64.053-60.057)+60.057=60.573°C 0.24−0.2

=(

0.26077−0.24 )(67.517-64.053)+64.053=65.851°C 0.28−0.24

=(

0.38519−0.36 )(75.856-73.345)+73.345=74.926°C 0.4−0.36

=(

0.72274−0.72 )(92.111-90.674)+90.674=90.772°C 0.76−0.72

=(

0.77436−0.76 )(93.485-92.111)+92.111=92.604°C 0.8−0.76

77436.89726Pa (77436.89726Pa)( 1𝑏𝑎𝑟 ) =0.77436bar

=(

100000𝑃𝑎

6.-Entrando con cada uno de los valores de presión (Pabs), obtener en tablas el valor del volumen especifico del vapor saturado (Vg). (Si es necesario usa el método de interpolación lineal) Pabs sat (bar)

𝑚3 ) 𝐾𝑔 0.06486−0.06 𝑚3 =( 0.07−0.06 )(20.524-20.733)+20.733=20.631𝐾𝑔 0.10854−0.1 𝑚3 =( 0.11−0.1 )(13.412-14.670)+14.670=13.595𝐾𝑔 0.20517−0.2 𝑚3 =( 0.24−0.2 )(6.445-7.647)+7.647=7.491𝐾𝑔 0.26077−0.24 𝑚3 =( 0.28−0.24 )(5.577-6.445)+6.445=5.994𝐾𝑔 0.38519−0.36 𝑚3 =( 0.4−0.36 )(3.992-4.407)+4.407=4.145𝐾𝑔 0.72274−0.72 𝑚3 =( 0.76−0.72 )(2.189-2.303)+2.303=2.295𝐾𝑔 0.77436−0.76 𝑚3 =( 0.8−0.76 )(2.087-2.189)+2.189=2.152𝐾𝑔

Vg ( 1𝑏𝑎𝑟

(6486.16747Pa)(100000𝑃𝑎) =0.06486bar 1𝑏𝑎𝑟 ) =0.10854bar 100000𝑃𝑎 1𝑏𝑎𝑟 (20517.46851Pa)(100000𝑃𝑎) =0.20517bar 1𝑏𝑎𝑟 (26077.04062Pa)(100000𝑃𝑎) =0.26077bar 1𝑏𝑎𝑟 (38519.89249Pa)(100000𝑃𝑎) =0.38519bar 1𝑏𝑎𝑟 (72274.43744Pa)(100000𝑃𝑎) =0.72274bar 1𝑏𝑎𝑟 (77436.89726Pa)(100000𝑃𝑎) =0.77436bar

(10854.4027Pa)(

7.-Completa la siguiente tabla

𝑚3

Evento Pabs sat (Pa)

Texp [K]

1

6486.16747Pa

(26°C)(°𝑐) + 273.15𝐾 =299.15K

2

10854.4027Pa

(49°C)(°𝑐) + 273.15𝐾 =322.15K

(47.408°C) (°𝑐) + 273.15𝐾=320.558K

3

20517.46851Pa (61°C)( 𝐾 ) + °𝑐 273.15𝐾 =334.15K 26077.04062Pa (66°C)( 𝐾 ) +

(60.573°C) ( ) + °𝑐 273.15𝐾=333.723K

4

Tsat tablas [K] 𝐾

𝐾

°𝑐

273.15𝐾 =339.15K 38519.89249Pa (75°C)( 𝐾 ) + °𝑐 273.15𝐾 =348.15K 72274.43744Pa (91°C)( 𝐾 ) +

5 6

𝐾

(37.538°C) (°𝑐) + 273.15𝐾=310.688K 𝐾

𝐾

𝐾

(65.851°C) (°𝑐) + 273.15𝐾=330.001K 𝐾

(74.926°C) ( ) + °𝑐 273.15𝐾=348.076K 𝐾

273.15𝐾 =364.15K

(90.772°C) (°𝑐) + 273.15𝐾=363.922K

77436.89726Pa (92°C)( 𝐾 ) + °𝑐 273.15𝐾 =365.15K

(92.604°C) (°𝑐) + 273.15𝐾=365.754K

°𝑐

7

Vg (𝐾𝑔 )

𝐾

𝑚3 𝐾𝑔

20.631

𝑚3

13.595𝐾𝑔 𝑚3

7.491𝐾𝑔

𝑚3

5.994𝐾𝑔

𝑚3

4.145𝐾𝑔

𝑚3

2.295𝐾𝑔

𝑚3

2.152𝐾𝑔

8.-Traza en el mismo plano las gráficas; Pabs sat (en el eje Y) vs Texp (en el eje X), que corresponde a la curva experimental y Pabs sat vs Tsat tablas, que corresponde a la curva bibliográfica. Dibuja junto a esa gráfica el diagrama de fases teórico del agua, indica finalmente ¿A qué zona corresponden los valores de la curva experimental?

Presión abs vs Temperatura 90000 80000

Presión en Pa

70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 0

50

100

150

200

250

Temperatura en K Pabs vs Ttablas

Pabs vs Texp

300

350

400

9.-Traza la grafica Pabs sat vs Vg. Dibuja junto a esta grafica el digrama de P-V teorico del agua, indicando en la grafica ¿A que zona corresponden los valores de la curva experimenta?

Pabs vs Vg 90000 80000

Presión en Pa

70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000

0 0

5

10

15

Vg en

m3/Kg

20

25

10.-Calcula el factor de compresibilidad “Z” (Z experimental) a partir de los datos de presión absoluta calculada y de las temperaturas de ebullición experimental. 𝑃𝑎𝑏𝑠 𝑠𝑎𝑡 𝑉𝑔 𝑀

Z experimental=

𝑅𝑇𝑒𝑥𝑝 𝑚3 𝐾𝑔 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9684

𝑃𝑎𝑚3 (8314 )(299.15K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3 𝐾𝑔 (10854.4027Pa)(13.595 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑎𝑚3

0.9917

(6486.16747Pa)(20.631

Z experimental= Z experimental=

(8314

(20517.46851Pa)(7.491

Z experimental=

(8314

𝐾𝑔

𝐾𝑔

)(18

𝑃𝑎𝑚3 (8314 )(348.15K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3

0.9958

=

𝐾𝑔 ) 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9978

𝐾𝑔 ) 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9929

)(18

𝑃𝑎𝑚3 (8314 )(339.15K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3

(38519.89249Pa)(4.145

Z experimental=

𝑚3 𝐾𝑔 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙

𝑃𝑎𝑚3 )(334.15K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3

(26077.04062Pa)(5.994

Z experimental=

=

)(322.15K)

𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾

=

=

=

𝐾𝑔 ) 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9861

𝑃𝑎𝑚3 (8314 )(364.15K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3 𝐾𝑔 (77436.89726Pa)(2.152 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑎𝑚3

0.9880

(72274.43744Pa)(2.295

Z experimental= Z experimental=

(8314

𝐾𝑔

)(18

)(365.15K)

= =

𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾

11.-Calcula el factor de compresibilidad a partir de datos bibliográficos (tablas termodinámicas) de Presión y volumen especifico.

Presión de saturación Pabs sat (Pa)

Temperatura de tablas Tsat tablas [K]

Volumen especifico

6486.16747Pa

310.688K

20.631𝐾𝑔

10854.4027Pa

320.558K

13.595

20517.46851Pa

333.723K

26077.04062Pa

330.001K

38519.89249Pa

348.076K

72274.43744Pa

363.922K

77436.89726Pa

365.754K

𝑚3

Vg (𝐾𝑔 ) 𝑚3

𝑚3 𝐾𝑔 𝑚3 7.491𝐾𝑔 𝑚3 5.994 𝐾𝑔 𝑚3 4.145𝐾𝑔 𝑚3 2.295 𝐾𝑔 𝑚3 2.152𝐾𝑔

𝑃𝑎𝑏𝑠 𝑠𝑎𝑡 𝑉𝑔 𝑀

Z biblio=

𝑅𝑇𝑡𝑎𝑏𝑙𝑎𝑠 𝑚3 𝐾𝑔 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9324

𝑃𝑎𝑚3 (8314 )(310.688K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3 𝐾𝑔 (10854.4027Pa)(13.595 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑎𝑚3

0.9966

(6486.16747Pa)(20.631

Z biblio = Z biblio =

(8314

𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾

=

=

)(320.558K)

𝑚3 𝐾𝑔 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9971

𝑃𝑎𝑚3 )(333.723K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3 𝐾𝑔 (26077.04062Pa)(5.994 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙 𝑃𝑎𝑚3

1.0254

(20517.46851Pa)(7.491

Z biblio =

(8314

Z biblio =

(8314

𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾

Z biblio =

=

)(330.001K)

(38519.89249Pa)(4.145

=

𝑚3 𝐾𝑔 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙

0.9931

=

𝑃𝑎𝑚3 (8314 )(348.076K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3 𝐾𝑔 (72274.43744Pa)(2.295 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙 3 𝑃𝑎𝑚 (8314 )(363.922K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑚3 𝐾𝑔 (77436.89726Pa)(2.152 )(18 ) 𝐾𝑔 𝐾𝑚𝑜𝑙 3 𝑃𝑎𝑚 (8314 )(365.754K) 𝐾𝑚𝑜𝑙𝐾

Z biblio =

=

Z biblio =

=

0.9867 0.9864

12.-Obtener el porciento de error de “Zexp” obtenida por datos experimentales con respecto a la “Zbiblio” de datos bibliográficos. 𝑍𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜 −𝑍𝑒𝑥𝑝

%ErrorZexp=(

𝑍𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜

) (100)

0.9324−0.9684 ) (100)= 0.9324 0.9966−0.9917 %ErrorZexp=( ) (100)= 0.9966 0.9971−0.9958 %ErrorZexp=( 0.9971 ) (100)= 1.0254−0.9978 %ErrorZexp=( ) (100)= 1.0254 0.9931−0.9929 %ErrorZexp=( 0.9931 ) (100)= 0.9867−0.9861 %ErrorZexp=( 0.9867 ) (100)= 0.9864−0.9880 %ErrorZexp=( 0.9864 ) (100)=

%ErrorZexp=(

3.86% 0.49% 0.13% 2.69% 0.02% 0.06% 0.16%

TABLA DE RESULTADOS Evento 1 2 3 4 5 6 7

Z experimental 0.9684 0.9917 0.9958 0.9978 0.9929 0.9861 0.9880

Z bibliográfica 0.9324 0.9966 0.9971 1.0254 0.9931 0.9867 0.9864

%ErrorZexp 3.86% 0.49% 0.13% 2.69% 0.02% 0.06% 0.16%