1Primera Edicin

FACULTAD DE INGENIERIA UPSA 2013

Gua de LaboratorioAyudanta de Termodinmica

Materia: Termodinmica Docente: Ing. Oscar VargasAuxiliar: Bruno Orlando Castedo Beltran Alumno: Jose Carlos Cabello HizaRegistro: 2011210186Carrera: Ingeniera de Petrleo y Gas natural (586-0)

ndice

1. Conceptos Bsicos de la Termodinmica (Ley cero de la termodinmica) 1.1 Calor especifico de un metal (pgina 3) 1.2 Determinacin de presin con un manmetro de fluidos (pgina 8 )

2. Propiedades de las sustancias puras 2.1 Cambios de estado del agua (pgina 11)

3. Anlisis de energa de sistemas cerrados, 1. Ley de la termodinmica 3.1 Cilindro- Embolo (pgina 15)

4. Anlisis de masa y energa de sistemas abiertos, 1. Ley de la termodinmica 4.1 Camara de Mezcla (pgina 18)

5. Segunda Ley de la termodinmica 5.1 Maquina trmica (pgina 21)

6. Entropa 6.1 Cambio de entropa de un liquido a volumen constante (pgina 27)Calor Especfico de un Metal

1Calos Especfico de un Metal 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1. Determinacin del Calor Especfico de un Slido 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos- Determinar el calor especfico del Cobre (Cu).- Comprobar experimentalmente la ley cero de la Termodinmica.IntroduccinDiferentes sustancias requieren diferentes cantidades de calor para producir un cambio dado en su temperatura. Por ejemplo, para incrementar la temperatura dede agua en una cantidadde temperatura se requiere alrededor de 10 veces ms calor que para incrementar en esta misma cantidadla temperatura dede cobre. Este comportamiento de los materiales es caracterizado cuantitativamente por el calor especfico, que es la cantidad de calor necesaria para incrementar la temperatura dede sustancia en 1C. As, el agua tiene un calor especfico de mayor valor que el cobre.El calor especfico de un material es caracterstico para cada sustancia y depende de su estructura interna. Como puede ser visto de la definicin, el calor especfico de una sustancia dada puede ser determinado mediante la entrega de una cantidad de calor conocida a una cantidad de masa determinada de la sustancia y con un apropiado registro del cambio en su temperatura. El propsito de este experimento es determinar el calor especfico de un material en particular mediante los mtodos de calorimetra.

TeoraUna variacinen la temperatura de una sustancia es proporcional a la cantidad de calorque se agrega o extrae de esta, o sea:

Escrito en forma de ecuacin

Donde la constante de proporcionalidades llamada capacidad calorfica de la sustancia.Sin embargo la cantidad de calor requerido para cambiar la temperatura de un objeto es tambin proporcional a la masa de este, por lo tanto es conveniente definir la cantidad llamada capacidad calorfica especfica(o calor especfico)

Que es la capacidad calorfica por unidad de masa de la sustancia. As, la ecuacin (1) puede ser escrita como:

Donde el calor especfico es la cantidad de calor (en caloras) necesaria para incrementar la temperatura de 1 gramo de sustancia en 1 grado Celsius.De hecho, la calora es la unidad de calor definida como la cantidad de calor requerido para incrementar la temperatura dede agua en 1C. Por definicin, el agua tiene un calor especfico de .

El calor especfico de un material puede ser determinado experimentalmente midiendo el cambio de temperatura que presenta una determinada masa del material al entregarle una cierta cantidad de calor. Esto puede ser realizado indirectamente por un procedimiento de calorimetra conocido como elmtodo de mezclas. Varias sustancias a diferentes temperaturas se ponen en contacto trmico, las sustancias calientes entregan calor a las sustancias fras hasta que todas las sustancias alcanzan una temperatura de equilibrio comn.Si el sistema est aislado de manera que no pueda intercambiar calor con sus alrededores, por conservacin de energa, la cantidad de calor que pierden las sustancias calientes es la misma que ganan las sustancias fras.

I. Determinacin del Calor Especfico de un SlidoEquipamiento Requerido- 1 calormetro- 1 termmetro de mercurio- 1 vaso precipitado de- 1 calentador elctrico de (o aplicar el calor por media de un mechero de Bunsen)- 1 trozo de Cobre (barra metlica color rojizo)- 1 guante trmicoProcedimiento1. Medir la masa del metal y depositarlo en el calormetro.2. Aadir al calormetrode agua a temperatura ambientepreviamente pesada. Observe la lectura del termmetro y cuando se estabilice, registre su valor como(Temperatura inicial sistema calormetro, agua y barra de cobre) en la tabla que se muestra ms adelante.3. Caliente en un vaso precipitadode agua a una temperatura aproximada de 50C y registre esta temperatura como. Vierta esta cantidad de agua caliente (previamente pesada) en el calormetro y cirrelo. Homogenice la temperatura de la mezcla agitando suavemente el calormetro. Espere unos segundos hasta que la temperatura llegue a un valor estacionario y registre esta temperatura como.4. Luego de anotar los datos en la tabla, determine el calor especfico del cobre () aplicando la ley de la conservacin de la energa.5. Realice el procedimiento anterior tres veces.

Nota:El valor experimental dedebe ser reportado como:

La desviacin estndar () est dada por:

Preguntas1) Qu expresa la ley cero de la termodinmica y en que parte de este experimento est presente?2) Cul es el valor experimental reportado por su grupo para el calor especfico del cobre?3) Probablemente el valor deobtenido por su grupo tiene un gran porcentaje de error en comparacin con el valor reportado en la tabla 1. Identifique las posibles fuentes de error en la medicin de.4) Qu aspectos del procedimiento experimental podran ser mejorados para obtener un valor del calor especfico del metal con un menor porcentaje de error?Conclusiones (personal por grupo)

Determinacin de la presin con un manmetro de fluidos 1. Segunda ley de la termodinmica 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos Determinar la presin del aire en el sistema

IntroduccinMuchos de los aparatos empleados para la medida de presiones utilizan lapresin atmosfricacomo nivel de referencia y miden la diferencia entre la presin real o absoluta y la presin atmosfrica, llamndose a este valorpresin manomtrica; dichos aparatos reciben el nombre de manmetros y funcionan segn los mismos principios en que se fundamentan los barmetros de mercurio y los aneroides.

TeoraManmetro de dos ramas abiertasEstos son los elementos con los que se mide la presin positiva, estos pueden adoptar distintas escalas. El manmetro ms sencillo consiste en un tubo de vidrio doblado en que contiene un lquido apropiado (mercurio, agua, aceite, entre otros). Una de las ramas del tubo est abierta a la atmsfera; la otra est conectada con el depsito que contiene el fluido cuya presin se desea medir (Figura 1). El fluido del recipiente penetra en parte del tubo en , haciendo contacto con la columna lquida. Los fluidos alcanzan una configuracin de equilibrio de la que resulta fcil deducir la presin manomtrica en el depsito: resulta:

Donde m= densidad del lquido manomtrico. = densidad del fluido contenido en el depsito.Si la densidad de dicho fluido es muy inferior a la del lquido manomtrico, en la mayora de los casos podemos despreciar el trminogd, y tenemos:

De modo que la presin manomtricap-patmes proporcional a la diferencia de alturas que alcanza el lquido manomtrico en las dos ramas. Evidentemente, el manmetro ser tanto ms sensible cuanto menor sea la densidad del lquido manomtrico utilizado.

I. Determinacin de la presin con un manmetro de fluidos Equipamiento Requerido-1 base de cartn- 1 manguera pequea de plstico-Pequeos alambres para unir la manguera al cartn-1 globo de hule o vejiga -Agua y Aceite

Procedimiento-Armar el cartn con la manguera, dndole forma de de w-llenar parte de la manguera con aceite y agua-Inflar un globo y unirlo a cualquiera de los extremos de la manguera-Tomar un sistema de referencia, medir las alturas que se van a utilizar y por medio de clculos obtener la presin en el globo

Preguntas1) Qu es un manmetro?2) Definir presin3) Cul es la presin atmosfrica en santa cruz? Y porque no es la misma en la paz?Conclusiones (Personal por grupo)

Cambios de estado del agua 1Cambios de estado del agua 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1. Determinacin de las diferentes propiedades en cada estado 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos- Determinar los diferentes cambios de fase en el Agua.- Determinar las diferentes propiedades en cada estado, haciendo el uso correcto de las tablas termodinmicas.- Realizar correctamente las graficas P-v, y T-v.

IntroduccinEnfsicayqumicase denominacambio de estado ala evolucin de lamateriaentre variosestados de agregacinsin que ocurra un cambio en su composicin. Los tres estados ms estudiados y comunes en la Tierra son elslido, ellquidoy elgaseoso. De acuerdo a cada estado de la materia presenta diferentes propiedades, en el caso del agua, que es la materia con la que vamos a trabajar, tienen mucha relacin sus estados de acuerdo a sus propiedades, que podran variar en nuestro caso, la temperatura, la presin, el volumen especifico, la energa interna, la entalpia y la entropa.

Teora

Esta prctica introduce el concepto de sustancias puras y el anlisis del cambio de fase de lquido-vapor. Se pretende obtener algunos puntos que permiten realizar una representacin aproximada del diagrama de cambio de fase P-v y T-v. Repetidas observaciones y experimentos has mostrado que, para una sustancia pura simple y compresible dos propiedades intensivas e independientes son necesarias y suficientes para establecer el estado termodinmico del sistema. Esta observacin no se deduce de otros teoremas ms fundamentales, as que se le asigna la misma categora que a las otras leyes termodinmicas. As, el comportamiento observado en una sustancia pura, simple y compresible se resume en el postulado de estado, que se define como:Dos propiedades termodinmicas intensivas e independientes bastan para establecer el estado termodinmico estable de una sustancia pura simple y compresible.Las propiedades termodinmicas pueden ser la presin, temperatura, volumen, energa interna, etc.; a estas propiedades no pertenecen las propiedades geomtricas, como la forma o la elevacin, ni la velocidad. Estado estable significa un estado de equilibrio, el postulado de estado no es aplicable a estado en desequilibrio.Lquido comprimido y lquido saturado.Consideremos un dispositivo de cilindro-mbolo que contiene agua lquida a 20 C y 1 atm. En estas condiciones el agua existe en fase lquida y se denomina lquido comprimido o Lquido subenfriado. Si se transfiere calor al agua hasta aumentar su temperatura a, 40 C a medida que aumenta la temperatura, el agua lquida se expande un poco y por consiguiente aumenta su volumen especfico, debido a esta expansin el mbolo sube ligeramente, la presin el cilindro permanece constante en 1 atm durante este proceso porque depende de la presin baromtrica externa y el peso del mbolo, que son constantes. El agua es an un lquido comprimido en este estado puesto que no ha comenzado a evaporarse. Conforme se transfiere ms calor, la temperatura aumenta hasta alcanzar 100 C punto en el que el agua todava permanece lquida, pero cualquier adicin de calor hace que se evapore un poco de agua; es decir, est a punto de iniciar un cambio de fase de lquido a vapor. Un lquido que est a punto de evaporarse se llama lquido saturado, este estado termodinmico corresponde al de dicho nombre.Vapor saturado y vapor sobrecalentadoUna vez que se inicia la vaporizacin o ebullicin, la temperatura permanece constante hasta que todo el lquido se evapora. Es decir, si la presin se mantiene constante, durante el proceso de cambio de fase la temperatura tambin lo har. Durante un proceso de ebullicin, el nico cambio observable es un aumento en el volumen y una disminucin del fluido lquido.Cuando el proceso se encuentra a la mitad de la evaporacin, el cilindro contiene cantidades iguales de lquido y vapor. Conforme contina la transferencia de calor, el proceso de evaporacin continuar hasta evaporarse la ltima gota de lquido. En ese punto el cilindro esta llen vapor. Cualquier cantidad de calor que pierda este vapor har que se condense (cambio de fase de vapor a lquido). Un vapor que est a punto de condensarse se llama vapor saturado, cuando en el proceso se tiene una fraccin de fluido lquido y vapor, se conoce como mezcla saturado de lquido y vapor, debido a que en estos estados las fase lquidas y de vapor coexisten en equilibrio.Una vez completado, el proceso de cambio de fase trmica y se alcanza una regin de una sola fase (nicamente vapor). En este punto, transferir ms calor da como resultado un aumento de temperatura y de volumen especfico. Un vapor que no est a punto de condensarse, es decir no es vapor saturado, se denomina vapor sobrecalentado.I. Determinacin de las diferentes propiedades en cada estadoEquipamiento Requerido- 1 probeta- 1 termmetro de mercurio- 1 mechero de bunsen- 1 sujetador de probeta-1 soporte universal- Cinta AislanteProcedimiento1. Medir la masa de agua e introducirla dentro de una probeta hasta que llegue al tope, para que se pueda despreciar la masa de aire en la probeta2. Medir la temperatura inicial del agua3. Sellar la tapa de la probeta con una cinta aislante procurando dejar el espacio para introducir el termmetro de mercurio4. Colocar debidamente la probeta en el sujetador y efectuar el calentamiento mediante el mechero de bunsen hasta llegar a la temperatura en el que el agua empiece a evaporarse5. Por criterio propio, hasta que una buena parte del agua este evaporada, apagar el mechero y tomar nota de la temperatura final6. Determinar los estados de la materia, inicial y final7. Con los datos obtenidos, dirigirse a las tablas para obtener las diferentes propiedades de la fase inicial y la final8. Con todos los datos obtenidos realizar las graficas P-v y T-v

Preguntas1) Cul es el objetivo de sellar la tapa de la probeta con cinta aislante?2) De qu clase de proceso trata esta experiencia?3) Cules son los estados por los que pasa el agua en esta experiencia?

Conclusiones (Personal por grupo)

Anlisis de energa de sistemas Cerrados

1. Anlisis de energa de sistemas Cerrados 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1 Cilindro embolo 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos- Determinar los volmenes inicial y final del aire y la masa de aire dentro del embolo- Determinar las presiones inicial y final del aire- Determinar el trabajo del sistema

IntroduccinUna forma de trabajo mecnico muy comn en la prctica es aquella que est relacionada con la expansin o comprensin de un gas en un dispositivo de cilindro embolo. Durante este proceso parte de la frontera se mueve en el vaivn, por lo tanto, el trabajo de expansin y comprensin suele llamarse trabajo de frontera mvil.

TeoraTrabajo es una interaccin entre dos sistemas tal que cualquier cambio en cada sistema y su entorno podra haberse producido, exactamente, con el nico efecto externo a ese sistema, del cambio en la altura de una masa en un campo gravitatorio.Es decir, un sistema realiza trabajo sobre su entorno si los efectos de la interaccin pueden reducirse exclusivamente al levantamiento o reduccin de altura de un peso.El trabajo es, por definicin, una interaccin; por tanto, requiere al menos de dos sistemas. En consecuencia, no hay trabajo si slo se considera un sistema (sistema aislado). No todas las interacciones son en forma de trabajo.As, si consideramos un fluido que se encuentra sometido a unapresinexternay que evoluciona desde un estado caracterizado por un volumena otro con un volumen, el trabajo realizado ser:

Resultando un trabajo positivo () si se trata de una expansin del sistemay negativo en caso contrario, de acuerdo con elconvenio de signosaceptado en la Termodinmica. En un proceso cuasi esttico y sin friccin la presin exterior () ser igual en cada instante a la presin () del fluido, de modo que el trabajo intercambiado por el sistema en estos procesos se expresa como

De estas expresiones se infiere que la presin se comporta como unafuerza generalizada, en tanto que el volumen acta como undesplazamiento generalizado; la presin y el volumen constituyen una pareja de variables conjugadas.En el caso que lapresindel sistema permanezca constante durante el proceso, el trabajo viene dado por:

I. Cilindro Embolo Equipamiento Requerido- 1 jeringa- 1 balanza elctrica - Plastilina-1 masa cualquiera, de un peso constante- 1 termmetro de mercurio Procedimiento1. Pesar el embolo de la jeringa y medir el rea de la jeringa 2. Colocar la plastilina en la punta de la jeringa para que no se escape el aire dentro de ella, asentndola verticalmente, con la punta sobre la plastilina para mantenerla esttica.3. Poner la masa encima, en la parte superior del embolo, y observar y anotar lo que pasa4. Proceder con ayuda de los conocimientos de la primera ley de la termodinmica, a calcular los volmenes inicial y final, las presiones iniciales y finales, y el trabajo del sistema y la masa de aire que se encuentra dentro de la jeringa.Preguntas1) Qu clase de sistema es? y Qu clase de trabajo se efecta?2) Qu clase de proceso es?3) Qu es un sistema cerrado?4) Cul es la funcin de un cilindro embolo en la industria?

Conclusiones (Personal por grupo)

Anlisis de masa y energa de sistemas abiertos

1. Anlisis de masa y energa de sistemas abiertos 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1 Camara de Mezcla 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos- Determinar la masa de flujo de salida, realizando correctamente el balance de masas.- Determinar la entalpia de salida, realizando correctamente un balance de energa.

IntroduccinEn las aplicaciones en la Ingeniera, mezclar dos corrientes de fluido no es raro. La seccin donde el proceso de mezclado tiene lugar se conoce como cmara de mezclado, la cual no tiene que ser exactamente una cmara. Una tubera ordinaria en forma de T o Y de una regadera por ejemplo, sirve como cmara de mezclado para las corrientes de agua fra y caliente.

TeoraEl principio de conservacin de masa para una cmara de mezclado requiere que la suma de los flujos msicos entrantes sean igual que los de salida de la mezcla saliente, la cmaras de mezcla por lo general estn bien asiladas, y normalmente no se relacionan con ningn trabajo, as mismo las corrientes de energa cintica y potencial son insignificantes. Entonces en la ecuacin solo quedan las energas totales de las corrientes de entrada y de salida. Unsistema termodinmicoes una parte delUniversoque se asla para su estudio.Esteaislamientose puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, por ejemplo unamquina trmica, o de una manera ideal como lamquina de Carnot, cuando se trata de abordar un estudio terico. Sistema abierto: En esta clase se incluyen la mayora de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, unvehculomotorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto decombustibleal repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, adems, intercambia energa con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.

I. Cmara de Mezcla Equipamiento Requerido- 1 tubo en Y o un T- 1 termmetro de mercurio- 1 mechero de bunsen-1 sujetador de probeta-1 guante trmico- 2 probetas-1 vaso de precipitados- 2 cronmetrosProcedimiento1. Verter agua previamente pesada en la primera probeta y medir la temperatura del agua en la probeta 12. Verter agua previamente pesada en la segunda probeta y calentarla hasta los 80 grados Celsius3. Inmediatamente verter cada probeta por su respectivo canal de entrada4. Mientras se vierte calcular con dos cronmetros el tiempo por cada canal de entrada en el que la probeta se vaca totalmente, para obtener los flujos msicos de entrada 5. Por conocimientos de la primera ley de la termodinmica, calcular el flujo de masa de salida y la entalpia de salidaPreguntas1) Qu tipo de cmara de mezclas se utiliza en la industria?2) Por qu se aproxima a cero la energa cintica y potencial en una cmara de mezclas?3) Qu es un sistema abierto en la termodinmica?4) Cul es la funcin de una cmara de mezcla?Conclusiones (Personal por grupo)

Segunda ley de la termodinmica

1. Segunda ley de la termodinmica 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos- Estudiar el proceso termodinmico realizado por una mquina trmica que es utilizada para elevar una cierta cantidad de masa.- Determinar experimentalmente el trabajo realizado por la mquina trmica en base al diagrama P-V.

IntroduccinEl propsito de este laboratorio es experimentar con una mquina trmica real, la cual a travs de un proceso termodinmico puede hacer un trabajo mecnico, elevando pequeas masas desde una altura a otra.En esta experiencia se podr verificar experimentalmente que el trabajo mecnico realizado por la mquina, elevando una masamuna distancia verticalh, es igual al trabajo termodinmico neto hecho durante el ciclo (rea encerrada en un diagrama P-V). Esencialmente, se comparar el trabajo realizado al levantar una masa (), con el trabajo realizado en un ciclo de la mquina trmica como funcin de la presin y los cambios de volumen. En donde este ltimo est dado por la expresin:

Aunque usted puede demostrar tericamente sta relacin, la comprobacin experimental le permitir familiarizarse con el funcionamiento de una mquina trmica real.

ExperimentoLa mquina trmica que se utilizar en este laboratorio, consiste esencialmente de un cilindro plstico con un pistn de grafito en su interior, el cual puede moverse a lo largo del cilindro con roce prcticamente despreciable. El pistn est unido a una plataforma mediante una barra rgida, con el propsito de adecuar el sistema para el levantamiento de masas. Un tubo flexible une la cavidad del cilindro con una cmara de gas, la cual consiste en un cilindro de plomo sellado con un tapn de goma. Esta cmara de gas, con aire en este caso, puede ser ubicada alternativamente en un depsito con agua fra o en un depsito con agua caliente. Una fotografa del montaje experimental de ste levantador de masas es mostrado en la figura 1.

El ciclo del levantador de masas est representado en la figura 2. Inicialmente el pistn se encuentra en la posicina, aprisionando cierta cantidad de aire en el interior del cilindro. Al poner una masa sobre la plataforma la fuerza sobre el pistn aumenta, ello ocasionando una compresin del aire y por lo tanto un leve descenso del pistn a la posicinb. Si se aumenta la temperatura del gas atrapado dentro del cilindro, el volumen aumentar causando la elevacin de la plataforma hasta la posicin enc. Ello se podr realizar moviendo el recipiente desde el depsito fro al depsito caliente. Luego, al remover la masa de la plataforma, la fuerza ejercida sobre el pistn disminuye ocasionando una leve elevacin de la plataforma hasta la posicind, ello acompaado de una disminucin de la presin de aire en el cilindro. Finalmente el volumen del gas disminuir cuando la cmara de aire es devuelta al depsito fro, lo que produce el descenso del pistn a su posicin originala.Para calcular el trabajo termodinmico realizado durante el ciclo, se requerir dibujar el diagrama P-V. Para ello ser necesario determinar los volmenes y presiones del aire encerrado en el cilindro, tubo y cmara de aire, en los puntos a, b, c y d del ciclo. Por lo tanto previo a ello es necesario encontrar expresiones para:a.- El volumen del aire encerrado en el sistema en funcin de la posicin del pistn. Anote el dimetro interno del cilindro comoy la longitud del cilindro ocupada por el gas como.b.- La presin del gas contenido por el pistn de dimetro. Anote la masa el pistn (ms barra y plataforma) comoy la masa agregada como. No olvide considerar la presin atmosfrica () que acta sobre el pistn y por lo tanto sobre el gas.

Ahora que se han derivado las ecuaciones bsicas necesarias, usted debera ser capaz realizar un ciclo con la mquina trmica, y hacer las mediciones necesarias para calcular el volumen y la presin del aire en los cuatro puntos del ciclo.Antes de registrar los datos de la presin, volumen y altura del elevamiento, es recomendable preparar y ejecutar unos pocos ciclos con el propsito de familiarizarse con el sistema.Equipamiento Requerido- Mquina de calor/Aparato de Gas Ideal (TD-8572)- 1 Vaso precipitado de(para uso como depsito de agua fra)- 1 Vaso precipitado de(para uso como depsito de agua caliente)- 1 set de masas de,y- 1 calentador elctrico de- 1 Termmetro de mercurio

Procedimiento1.- Implementar al montaje experimental mostrado en la figura 1. Se deben ponerde agua a temperatura ambiente en el vaso de, y en el vaso dese deben ponercon agua caliente a una temperatura cercana aC. Esto ltimo se puede lograr poniendode agua hirviendo yde agua de la llave, para hervir el agua utilice el hervidor disponible en el laboratorio. El propsito del calentador elctrico es mantener la temperatura del agua caliente aC.2.- Realizar un ciclo completo con la mquina trmica. Se sugiere levantar el pistn unos pocos centmetros antes de cerrar la vlvula de entrada del aire (ver figura 1). Note que el aire se filtra fuera del cilindro lentamente, por lo tanto si una masa grande est siendo elevada la filtracin aumenta y por ello se sugiere que el lmite mximo de la masa agregada en la plataforma de levantamiento sea. Despus de observar unos pocos ciclos de la mquina, usted debera ser capaz de describir detalladamente el proceso entre cada uno de los puntos a, b, c y d de un ciclo, indicando cual de las transiciones entre estos puntos son aproximadamente adiabticas y cuales son isobricas. Puede observar directamente cambios en el volumen del gas y puede predecir como la presin ejercida sobre el gas por sus alrededores debera cambiar de un punto a otro usando la definicin de presin como fuerza por unidad de rea.3.- Tome las mediciones necesarias para determinar el volumen y la presin del aire en el sistema a los cuatro puntos en el ciclo de la mquina (figura 2). Esto se debe hacer rpidamente para evitar escapes de aire alrededor del pistn. Resuma sus resultados en una tabla indicando claramente las unidades de medida.4.- Use sus datos para calcular la presin y el volumen del sistema en el los cuatro puntos del ciclo. Escriba detalladamente las ecuaciones y clculos, sin olvidar las unidades. Recuerde tomar en cuenta el volumen del aire en el tubo y el recipiente de aire.

Preguntas1) Cul es la altura, que es elevada la masa?2) Podemos sospechar que las transiciones dey deson aproximadamente adiabticas? Fundamente su respuesta.3) Puede demostrar que las transicionesyson isobricas? Explique por qu.

Entropa

1. Entropa 1.1Objetivos 1.2Introduccin 1.3Teora 1.4Experimento 1.4.1 Cambio de entropa en un liquido a volumen constante 1.4.2Preguntas 1.4.3Conclusiones

Objetivos-Determinar la variacin de entropa del sistema-Determinar todas las propiedades del estado inicial y final-Realizar correctamente una grafica T-s

IntroduccinEntermodinmica, laentropa(simbolizada comoS) es unamagnitud fsicaque, mediante clculo, permite determinar la parte de la energaque no puede utilizarse para producirtrabajo.

TeoraEs unafuncin de estadode carcterextensivoy su valor, en unsistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se d de forma natural. La entropa describe loirreversiblede los sistemastermodinmicos.Cuando se plantea la pregunta: "Por qu ocurren los sucesos en la Naturaleza de una manera determinada y no de otra manera?", se busca una respuesta que indique cul es el sentido de los sucesos. Por ejemplo, si se ponen en contacto dos trozos de metal con distinta temperatura, se anticipa que finalmente el trozo caliente se enfriar, y el trozo fro se calentar, finalizando en equilibrio. El proceso inverso, el calentamiento del trozo caliente y el enfriamiento del trozo fro es muy improbable que se presente, a pesar de conservar la energa. El universo tiende a distribuir la energa uniformemente; es decir, a maximizar la entropa.La funcin termodinmica entropa es central para lasegunda Ley de la Termodinmica. La entropa puede interpretarse como una medida de la distribucinaleatoriade un sistema. Se dice que un sistema altamente distribuido al azar tiene alta entropa. Un sistema en una condicin improbable tendr una tendencia natural a reorganizarse a una condicin ms probable (similar a una distribucin al azar), reorganizacin que dar como resultado un aumento de la entropa. La entropa alcanzar un mximo cuando el sistema se acerque al equilibrio, y entonces se alcanzar la configuracin de mayor probabilidad.Una magnitud es una propiedad si, y slo s, su cambio de valor entre dos estados es independiente del proceso. Esta proposicin puede ser fundamental a la hora de definir la variacin de entropa.La variacin de entropa, nos muestra la variacin del orden molecular ocurrido en unareaccin qumica. Si el incremento de entropa es positivo, losproductospresentan un mayor desorden molecular (mayor entropa) que losreactivos. En cambio, cuando el incremento es negativo, los productos son ms ordenados. Hay una relacin entre la entropa y la espontaneidad de una reaccin qumica, que viene dada por laenerga de Gibbs.

I. Cambio de entropa en un lquido a volumen constante

Equipamiento Requerido 1 Termmetro de mercurio 1 vaso de precipitados Cinta aislante 1 Mechero de bunsen 1 trpode

Procedimiento1) Introducir el agua dentro del vaso de precipitados y medir la temperatura con un termmetro de mercurio2) Sellar la tapa con cinta aislante dejando un espacio para que repose el termmetro de mercurio.3) Calentar el vaso de precipitados con el mechero de bunsen, hasta que ebullicione una buena parte de l, y medir la temperatura final.4) Con los conocimiento de entropa y de la segunda ley de la termodinmica calcular la variacin de entropa en el sistema, las propiedades iniciales y finales y realizar correctamente una grafica T-s

Preguntas1) Qu es la entropa?2) Cul es la importancia de realizar un grafico T-s?3) Por qu se toma el calor especfico promedio?

Conclusiones (Personal por grupo)

Bruno Orlando Castedo Beltran