Laboratorio de TermodinmicaUniversidad Catlica Boliviana San Pablo

UNIVERSIDAD CATLICA BOLIVIANA SAN PABLO Unidad Acadmica Cochabamba Laboratorio de termodinmica tcnica

Laboratorio N 7ENTALPIA DE COMBUSTININTEGRANTES: Cristhian LpezAlejandro fuentesAndres GonzlezAlex VillarroelDOCENTE:Mgr. Ricardo GragedaCochabamba Bolivia Mayo - 2015

Entalpia de Combustin1. ObjetivoDeterminar la entalpa de combustin de un combustible lquido, utilizando una bomba de combustin.2. IntroduccinLa entalpa de combustin o valor calorfico de una substancia combustible se define como la cantidad de calor liberado por unidad de masa cuando la substancia de oxida con oxgeno a presin constante. Esta cantidad se expresa en kJ/mol o kJ/Kg de substancia. La combustin de una substancia orgnica produce esencialmente CO2, H2O y el comburente en exceso, como productos de la combustin. Cuando el agua en los gases de combustin se halla al estado vapor, el calor liberado por la reaccin recibe el nombre de valor calorfico inferior (qI), esto debido a que no se recupera el calor de condensacin del agua que se produce en la reaccin de combustin. Cuando el agua de los gases se condensa, se tiene el valor calorfico superior (qSU). La relacin entre estas dos cantidades est dada por:

Dnde: mag/mc es la relacin entre la masa de agua formada por unidad de masa de combustible.La determinacin prctica de la entalpa de combustin de un combustible es de gran utilidad prctica para la determinacin de cantidades de combustible requeridas, clculo de eficiencias en equipos y determinacin de costos y balances de energa.En la presente prctica se determinar la entalpa de combustin de un combustible lquido que podra ser: alcohol, diesel, queroseno, petrleo, etc.La tcnica a utilizar ser la del calormetro de llama a presin constante. Es este equipo, se quema el combustible con aire u oxgeno en una cmara que se mantiene a presin constante y se mide el calor producido por el aumento de temperatura del sistema que rodea a la llama.3. Materiales Calormetro de llama a presin constante. Alcohol u otro combustible lquido. Balanza de precisin. Fuente DC 12V, 6 A. Multmetro. Cables de conexin Termmetro.

4. Procedimiento

Determinacin de la capacidad calorfica del calormetroInicialmente se tiene que determinar la capacidad calorfica del calormetro. Para esto proceder de la siguiente manera:

1. Armar el equipo segn las instrucciones del ayudante.2. Conectar la resistencia de 1.8 e imponer una corriente de 5.5 A mediante una fuente de corriente continua. Regular la corriente mediante el voltaje aplicado; medir el voltaje aplicado. Atencin: no pasar de 6 A, riesgo de quemar la fuente.3. Agitar constantemente el agua del calormetro y medir la temperatura del sistema y el tiempo por el que se aplica la corriente hasta que la temperatura aumente de 5C.4. Calcular el calor producido por la resistencia elctrica.5. Calcular la capacidad trmica del calormetro.

Determinacin de la entalpa de combustin

1. Llenar el crisol de cermica hasta un 90% de su volumen con el combustible (etanol) y pesarlo en una balanza de precisin.2. Colocar el crisol en el calormetro, encender el combustible y cubrir el crisol con el calormetro.3. Dejar la combustin hasta que la temperatura del calormetro aumente de 10C. Detener la combustin suprimiendo el flujo de aire. Dejar que la temperatura se estabilice y medir el aumento de temperatura del calormetro.4. Calcular el calor producido por la combustin.5. Pesar nuevamente el crisol con el combustible restante y determinar la cantidad de combustible consumido.

Fuente elaboracin propia

5. ResultadosLos resultados que se obtuvieron a partir de la fuente de voltaje y la resistencia son:R1,2 [Ohm]

V6 [voltios]

I4,4 [amperes]

To 22[C]

Tf 27 [C]

Tiempo 13 min 10 seg

Masa del calormetro: 151,11 g Volumen de agua utilizada: 650 ml

Se tiene la siguiente ecuacin:

Donde asumimos que =0 entonces despejando nos queda:Q = - WEntonces la potencia W seria:W = (I) * (V) * (t) = 4,4 [A] * 6 [V] * 790 [seg] = 20856 [J]t = 13 min 10 seg = 790 segReemplazando W en la ecuacin anterior el valor del calor ser:Q = - 20,856 [KJ]Se calcula el valor del Cp del calormetro con la siguiente formula:

Reemplazando los datos obtenidos tenemos:

Los resultados obtenidos de la experiencia con el mechero fueron:Masa inicial mechero181,92

Masa final mechero180

To27,5

Tf37,5

Tiempo4 min 50 seg

El alcohol que se consumi en la experiencia fue de:

Determinar el calor con la siguiente ecuacin:

Determinar la entalpa de combustin de combustible en kJ/Kg

Calcular el costo de especfico de la energa trmica de este combustible en Bs.-/kJ.

Por cada 750 ml de alcohol el precio es aproximadamente de 12 bs, entonces:

Costo de especfico = 1/ = 8,575 x 10-4 6. Preguntas

1. Escriba la reaccin de combustin del etanol.

2. El valor de la entalpa de combustin determinada corresponde al valor calorfico inferior o al valor calorfico superior?

Corresponde al valor calorfico inferior, debido a que el agua en los gases de combustin se hall al estado vapor, esto debido a que no se recupera el calor de condensacin del agua que se produce en la reaccin de combustin.

3. Determine el valor calorfico que falta.

4. Qu fuentes de error pueden ser importantes en la metodologa utilizada para la medida del valor calorfico a presin constante?

Las fuentes de error se produjeron principalmente, en la lectura del termmetro, sabemos que un grado puede hacer variar completamente los resultados, y la lectura de la temperatura dentro de la bomba, fue algo difcil, si deseamos comparar los resultados con un valor terico, el porcentaje de error se deber principalmente a que trabajamos a la presin de Cochabamba (0,73 Bares).

5. Cul sera el costo de producir 100 Kg de vapor de agua a 2 bar, partiendo de agua a 20C (1 bar), utilizando este combustible?

En las tablas termodinmicas obtenemos que a 2 bar de presin la temperatura es T= 120,2C, con estos datos obtenemos:

7. Conclusiones

Poniendo en prctica una bomba de combustin en el experimento se logr determinar la entalpia de combustin del alcohol(etanol).

El valor de la entalpia de combustin es

8. Bibliografa Termodinmica, Kenneth Wark, McGraw-Hill 5 Edicin. Fisicoqumica, P. Atkins, Oxford University Press, 3 Edicin.

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