paractica10 termodinamica de las sustancias puras

INSTITUTO POLITÉCNICONACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXRACTIVAS LABORATORIO DE TERMODINÁMICA BÁSICA PRACTICA 10. FACTOR DE COMPRESIBILIDAD “Z” POR CORRELACIONES GRUPO: 1IV26. SECCIÓN: A FECHA DE ENTREGA: 26/abril/2015. NOMBRE Castillo cruz juan Carlos Jaime Perez Luis Alberto Martínez Bárcenas Karen Pacheco silva Jocelyn Vivian FIRMA ya que el producto PV no es constante en ninguna parte de los intervalos. es factible calcular el factor de compresibilidad de un vapor como un gas ideal con la Vg−real ecuación Z= Vg−ideal . Fundamento teorico La expresión PV=nRT que representa las propiedades P-V-T de los gases ideales a bajas presiones y altas temperaturas. es un indicador de la desviación del comportamiento ideal. por ecuaciones cúbicas o gráficas generalizadas en donde se relacionan el factor de compresibilidad con la temperatura y la presión reducidas. para algunos gases disminuye y luego se incrementa al aumentar la presión a diferentes temperaturas. por lo que al graficar PV-P se obtendrá una recta paralela al eje de las abscisas. Con los datos experimentales P-V-T de los gases. Al analizar las gráficas reales de los gases se puede observar que no se cumple con dicha característica. por medio de las ecuaciones viriales para un gas real como Z=1+ [ PcB Pr ] RTc Tr . esta condición obliga al producto PV que también sea igual a la misma constante PV=cte para una cantidad de gas dada y para todas las presiones. obteniendo valores relativamente cercanos entre sí además de observar la variación del factor de .Objetivos A partir de datos experimentales y por medio de las correlaciones de la ecuación virial truncada en el segundo miembro. el estudiante calculara calores del factor de compresibilidad. con la temperatura o ambas y el alejamiento de la unidad del valor Z. con un valor igual a la unidad para los gases ideales a todas las temperaturas y presiones y mayor o menor de la unidad para los gases reales. ¿conque seguridad representará las propiedades P-V-T de los gases reales? Para contestar esta pregunta. simplemente debe considerarse que en un proceso a temperatura constante el producto nRT debe ser igual a una constante PV=cte. además de variar con la presión. Esta desviación del comportamiento ideal se conoce como factor de compresibilidad Z. Refrigerante de rosario. Embudo de separación de 500 ml. Matraz balón de 250 ml. Experimentacion MATERIAL UTILIZADO: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Bomba para hacer vació. nueces dobles. diversos tapones de hule. . Pinzas para refrigerante y matraz. 2 Agua de enfriamiento tratada y agua destilada. SUSTANCIAS UTILIZADAS: 1 Cloruro de calcio anhidro. Matraz balón de 250 ml con tres bocas. 3 Mercurio.compresibilidad en función de la Temperatura y la Presión. Metro. Mangueras de látex para las múltiples conexiones. Manta de calentamiento y termómetro. Matraz kitasato de 500 ml. Manómetro en forma de U con mercurio. Tripie. 4 0 Cálculos. 1. (cm) Temperatura Ambiente (°C) 26. Calcular la temperatura reducida Tr.6 6 7 8 9 80 84 87.Tabla de datos experimentales.5 91 21.1 15. Evento Temperatura de Ebullicion △ h vacio t eb 1 2 3 4 5 (°C) 48.5 hbaron (mm Hg) 00.9 29 24.5 65 70 74.585 .5 78 50 46 33.3 7. 522537 k Tr 3 = 393.562715 0.15 k 647.13 k Tr 9 = = 0.13 k = 0.0. Pr = P|sat| Pc 220. Calcular la Presión reducida Pr.13 k 0.556534k 0.45 k 647.998040 = 397.000749 bar = .15 k 647.13 k k = 0.15 k 647.13 k Tr 8 = = Tr 7 = = 369.530264 k Tr 6 = 353.65 k 647.55 ¯¿ Pr1 ¯¿ = 0.000509 bar = Pr 2 220.15 k 647.13 k = 0.1124744 ¿ ¿ 0.Tr = T eb Tc Tr 1 = 321.15 k 647.55 ¯¿ ¯¿ = 0.545717k 357.13 k = Tr 4 k Tr 2 = 338.551898 k k 2.13 k 360.542626 k = 0.537218 Tr 5 = 351.65 k 697.13 k = 0.15 k 647.165403 ¿ ¿ 0. 003509 bar = = .390352 ¿ ¿ = ¯ 0.55 ¯¿ ¯¿ = 0.55 ¯¿ ¯¿ = 0.494887 ¿ ¿ 0.55 ¯¿ = 0.003064 bar 220.55 ¯¿ ¯¿ = 0.55 ¯¿ = = 0.002591 bar 0.571634 ¿ ¿ ¿ = Pr 8 220.002243 bar ¯ 0.55 ¯¿ ¯¿ = 0.220.002033 bar Pr 6 220.325514 ¿ ¿ ¿ 220.001475 bar Pr 4 220.774088 ¿ ¿ 0.448574 ¿ ¿ ¿ = 0.55 ¯¿ Pr3 = ¯ 0.676169 ¿ ¿ = 0.001769 bar Pr5 Pr7 Pr 9 220. 083 – = 0.172 ¿ B∗Pc ) R∗Tc c) Evento 3 = -1.345) (-2.2 a) Evento 1 1.2 ¿ = 0.330798) = -1.172 ¿ = -3. ( B∗Pc ) R∗Tc B° B = B° + wB” 0.109134 = -2.345) (-3.139– 0.487859 =(-1.6 B° B ( = 0.139 – B∗Pc ) R∗Tc 0.422 1.422 ¿ = -1.6 = 0 .208475 0.3.967445 .278679 b) Evento 2 1.139 – 0. Calcula la reacción del segundo coeficiente virial para cada evento.083 – 0.497040 ¿4.208475)+ (0.522537 ¿4.172 Tr 4.083– = 0.530267 ¿ ¿ 0.109134)+ (0.522537 ¿ ¿ 0.102043 = (-1.6 B° B ( = 0.102043) =-2.2 ¿ 0.422 ¿ 0. 422 1.422 (0.345)(-2.199277) = -1.6 0.139 – B∗Pc ) R∗Tc B ( = 0.530264 ¿ ¿ 0.172 ¿ = (-1.102950) = -1.039306)+(0.2 = -1.081461)+(0.542626 )4.395)(-2.6 B° B ( = 0.816187 e) Evento 5 B° = -1.422 ¿ = 0.139 – B∗Pc ) R∗Tc B ( = 0.537218 )4.083 – = 0.816187 d) Evento 4 B° 0.6 (0.542626)1.422 1.057437)+(0.330798) = -1.6 (0.199277 0.2 ¿ = -2.345)(-2.330798 0.530264 ¿ 4.029152 .2 = -1.545717) = -1.1.172 ( 0.081461 = (-1.083 – = 0.139 – B∗Pc ) R∗Tc 0.083 – 0.037306 = -2.102950 = (-1.083 – = 0.537218) 0.172 ( 0.764823 f) Evento 6 B° 0.057437 = -2. 551898) = (-1.2 = -0.556534 )4.6 (0.876873 = (-0.876873) = -1.083 – = 0.172 ( 0.345)(-2.948956) = -1.2 = -0.172 ( 0.642290 i) Evento 9 B° 0.562715 )4.345)(-1.139 – B∗Pc ) R∗Tc B ( = 0.6 (0.083 – = 0.545717 )4.029152)+(0.2 = -1.422 1.556339)1.B ( = 0.139 – B∗Pc ) R∗Tc B 0.172 ( 0.736435 g) Evento 7 B° 0.6 0.172 ( 0.562715) 0.994769)+(0.422 (0.948956 0.422 1.994769 = -1.139 – B∗Pc ) R∗Tc B ( = 0.345)(-1.050097) = -1.009290)+(.009290 = -1.2 = 0.139 – 0.681679 h) Evento 8 B° = -2.083 – = 0.785494 .551898 )4.050091 = (-1.975890 = -1. 876873 -1.109134 -1.081461 -1.002591 ) 0.199277 -2.994769 -.448579 0.885586 -1.057437 -1.497040 = 0.556534 Z correl 1 = 1 + (-2.208975 -1.325514 0.975890)+(0.102950 -2.997179 00.642290 -1.997666 = 1 + (-1.992105 .736435) ( 0.591885 5.571634 0.764823) ( 0.816187) ( 0.0975890 -3.102043 -2.992862 Z correl 7 = 1 + (-1.330798 -2.785494 -2. Determinar el factor de compresibilidad de correlación “ Z correl =1+ ( B∗Pc ) R∗Tc ( Z correl Pr ) Tr ( 0.390352 0.039306 -1.537218 = 0.( B∗Pc ) R∗Tc = (-0.002243 ) 0.736435 -1.029152 -1.967445) ( −0.009290 -0.000749 ) = 0.764823 -1.681679 -1. Completa la siguiente tabla.542626 Z correl 6 = 1 + (-1.816187 -1.774088 -1.494887 0.967445 -1.001475 ) 0.994019 Z correl 5 = 1 + (-1.948956 -1.522537 = 1 + (-1.530264 Z correl 4 = 1 + (-1.278679 -1.885586) ( 0.487859 -2.545717 = 0.050097 -1.345)(-1.000509 ) 00.112474 0.165403 0.278679) Z correl 2 Z correl 3 = 0.785494) = -1.002033 ) 0.001769 ) 0.994754 = 0. Evento P|sat| B° B” B*Pc/R*Tc 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0.676169 0.993387 = 0.681679) ( 0.591885 4. 990073 6.46207 67616.992105 0.43898 49488.Z correl 8 Z correl 9 ( = 1 + (-1.50488 9.23458 44857.551898 0.994754 0.537218 0.45224 2.592001 176.772 362.497040 0.62723 3.562715 0.743 13.387839 269.01 351.993387 0.990408 203. Evento Pr Tr Z correl 1 2 3 4 5 6 7 8 9 50.542626 0.662 354.642290) = 1 + (-1.545717 0.24000 2.97 349.583384 350.994019 0.995935 147.47 357.2892 4.185953 306.96555 77408.990073 Completa la siguiente tabla.997236 74.388977 224.35361 32551.591885) ( 0.562715 = 0.73794 57163.49300 3.003509 ) 0.980978 0.556534 = 0.87588 2.003065 ) 0.99 343.992862 0.8548 320.522537 0.sat (Pa) Temperatura de tablas Ttablas (K) Volumen específico vg (m3/Kg) 11247.556534 0. Calcula el factor de compresibilidad a partir de bibliográficos (Tablas Termodinámicas) de Presión y Volumen especifico Presión de saturación Pabs.4404 16540.530264 0.12 365.990955 0.990955 0.997179 0.41598 39035.997666 0.995 328.41319 3.15441 . . 02487−0.02487 Error Z correl 2 = ( 1.18% .00664 ) = 2.0112−0. Error Z correl = ( Z biblio −Z correl (100) Z biblio Error Z correl 1 = ( 1.37% = 1.65% = 1.01112 Error Z correl 3 = ( 1.997179 )(100) 1.00664−0.7. Obtén el porciento de error de cada uno de los valores “ correlaciones y “ Z correl “ obtenida por Z exp ” obtenida por datos experimentales respecto a la “ Z biblio ” de datos bibliográficos.994754 )(100) 1.997666 )(100) 1. 96689 = 2.37 3 1.29% = 1.990073 )(100) 0.99482 Error Z correl 8 = ( 0.38% = 0.987200−0.18 4 0.990955 )(100) 0.83% Error Z correl 6 = ( 0.00172−0.991353 = 0.994019 )(100) 0.993387 )(100) 1.Error Z correl 4 = ( 0.99482−0.0112 0. Evento Z correl biblio Z correl Error Z correl 1 1.02487 0.979342−0.993387 0.994754 1.04% Error Z correl 9 = ( 0.00172 = 0.8 5 1.997666 2.65 2 1.96686−0.979342 Error Z correl 7 = ( 0.987200 = 0.00664 0.00172 0.992862 )(100) 0. 96686 0.99401 2.992105 )( 100) 0.83 .27% Tabla de resultados.8% Error Z correl 5 = ( 1.991353−0.997179 1. también cabe mencionar que el factor de compresibilidad con menores porcentajes de error es el calculado entrando por presión.979342 0.990073 0.38 7 0.987200 0.992105 0. .29 Conclusión De acuerdo a los resultados obtenidos podemos concluir que el vapor no es un gas ideal.99095 5 0.27 8 0.99482 0.992862 1.6 0.04 9 0.991353 0.