OBJETIVO
Conocer el comportamiento del agua durante la transición entre fases de y líquido – vapor
CURSO TERMODINAMICA
Practica 2
RELACIÓN DE TEMPERATURAS: PRESIÓN - VOLUMEN
La relación entre la presión, el volumen específico y la temperatura puede ser encontrada en la mayoría de los manuales de termodinámica. Este ejercicio investiga la relación de temperaturas de presión en volumen constante. Como resumen los resultados dan un gráfico (Fig. 10) como el mostrado en la parte inferior de este párrafo.
TEORÍA
Cuando el agua es calentada dentro de un recipiente mediante una superficie caliente varias etapas diferentes pueden ser observadas en el proceso de calentamiento:
Cuando el flujo de calor es muy bajo entre el calentador y el fluido, ningún hervor ocurre. La transferencia de calor entre el elemento y el fluido es por la conducción, y el movimiento fluido ocurre por la convección. El cambio de fase ocurre sólo como la evaporación en la superficie. Durante esta etapa, la acción leve de arremolinar de la superficie del agua puede ser vista.
Al momento de que el flujo del calor va aumentando, el cambio de fase ocurrirá en la superficie de calentador, observándose las pequeñas burbujas de vapor que se forman como la capa de fluido que rodea la temperatura del calentador. La subida de la capa caliente divisoria entre el calentador y el volumen principal del agua, se observará hasta que el líquido dentro del recipiente alcance un movimiento constante, y es donde comienza la etapa de condensación. El cambio de fase final ocurre como la evaporación en la superficie. Durante esta etapa, pequeñas burbujas de vez en cuando pueden ser vistas condensándose sobre el cristal de vista.
Conforme sube la temperatura, el calor es transferido por el fluido principalmente por la convección, hasta la máxima temperatura de saturación de los alcances de volumen o más alto. Muchas burbujas de vapor se forman sobre la superficie de calentador, y la subida por el fluido a la superficie. El movimiento de burbuja agita el fluido, produciendo la mezcla aumentada y la por consiguiente mejor transferencia de calor del recipiente al fluido. Esta etapa a veces es llamada hervor. Durante esta etapa, se ve el vigoroso burbujeado por el cristal de vista.
Al haber aumento de calor dentro del recipiente hay aumento de presión y de volumen en el agua y, la temperatura de saturación del agua también aumenta, y el líquido en el sistema se hace sobrecalentado (esto deja al líquido en una temperatura por encima del punto de ebullición a la presión atmosférica).
Si la presión ahora es reducida sin una reducción correspondiente de la temperatura, por ejemplo por salida del vapor del sistema, entonces se obliga a reducir la temperatura del sistema.
Tarea
REALIZAR LA SIGUIENTE PRACTICA CON LOS PASOS A SEGUIR
1.- Verificar que el equipo se encuentre con líquido de lo contrario se deberán de llenar de agua las tuberías y el recipiente, proceso previo a ejecutar la presente práctica (ver práctica tres Llenado de la caldera y las tuberías).
2.- Encienda el calentador, y gire el control de poder de calentador al máximo.
3.- Observe por el cristal de vista, el aspecto en los aumentos de temperaturas del fluido en la caldera.
4.- En los intervalos de aproximadamente siete minutos, note la presión dentro de la caldera cilíndrica, y por medio de la consola eléctrica vea lo indicado por el sensor de presión P1, y la resistencia indicada por el termómetro de resistencia de platino T1.
5.- Note la temperatura aproximada y la presión en la cual se observan cambios significativos en el aspecto del fluido.
6.- Observe el sistema cuando alcanza el valor máximo de la presión (7 bares al que trabaja) a la que trabaja la caldera, y después de treinta segundos tomar lecturas para la presión (P1) y la temperatura (T1), y se seguirán tomando las medidas en intervalos treinta y dos segundos.
7.- Note cualquier cambio del aspecto fluido como las gotas generadas por el vapor de presión.
8.- Una vez completado el experimento, apague el calentador y libere la válvula de seguridad.
NOTA: El cierre de la válvula cuando el sistema está en la alta temperatura puede producir un vacío parcial sobre la refrigeración, que podría dañar el aparato.
9.- Gráfica de presión - Temperatura.
VIDEO recursos de apoyo
Rúbrica
| 4 Excelente | 3 Satisfactorio | 2 Mejorable | 1 Insuficiente | |
|---|---|---|---|---|
| Aspectos formales | Se presenta en plazo, cumple con las indicaciones de extensión mínima, portada, índice y evidencias de las practicas. (4) | Se presenta en plazo, cumple con casi todas las indicaciones de extensión mínima, portada, índice y evidencias de las practicas. (3) | Se presenta en plazo, cumple con algunas indicaciones de extensión mínima, portada, índice y evidencias de las practicas. (2) | No se presenta en plazo o no se cumple con las indicaciones de extensión mínima, portada, índice y evidencias de las practicas. (1) |
| Contenidos | Están bien organizados todos los contenidos y se ajustan a la practica (4) | Están bien organizados casi todos los contenidos y se ajustan a la practica (3) | Están bien organizados algunos de los contenidos y se ajustan a la practica (2) | No están bien organizados los contenidos ni se ajustan a la practica (1) |
| Expresión y ortografía | Está redactado de forma correcta y cumple con las normas ortográficas y gramaticales. (4) | Está redactado de forma correcta y cumple con casi todas las normas ortográficas y gramaticales. (3) | No tiene una redacción correcta, pero cumple con casi todas las normas ortográficas y gramaticales. (2) | No está redactado de forma correcta ni cumple con las normas ortográficas y gramaticales. (1) |
| Aportación personal | Se aportan conclusiones y aportaciones creativas y originales que le dan un toque personal al trabajo. (4) | Se incorporan aportaciones creativas y originales que le dan un toque personal al trabajo. (3) | Se aportan conclusiones pero no aportaciones creativas y originales que le dan un toque personal al trabajo. (2) | No se aportan conclusiones ni aportaciones creativas y originales que le dan un toque personal al trabajo. (1) |
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