laboratorio 1 transferencia de energía 2015

7/23/2019 Laboratorio 1 Transferencia de Energía 2015

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Universidad de Antofagasta Ingeniería Civil en Procesos Minerales

“Influencia del pH en el equilibrio

Redox”

Integrantes

∗ Katherine Muñoz

∗ Katiuska Garnica

∗ Alicia Condori

Profesora: Svetlana Ushak

Rao: !idroetalurg"a I




Indice

P#gina

Introducci$n %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&&%%%%%%&& '

Marco (e$rico %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&%%%%&&&)*+

,-.etivos%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&&&% /

Soluciones 0 Reactivos %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&&&%%& 1

23ui4os 0 Materiales%%%%&%%%%%%%%%%%%%%%&%%%&&&%&1

5oras de Seguridad%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&&&%%% &1

Procediiento 264eriental%%%%%%%%%%%%%%%%%%&%%&&7*8

Resultados%%%%%%%%&&%%%%%%%%%%%&&%%%%%%%%&&9

atos%%%%%%%&&%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&%%&';

An#lisis de Resultados%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%&''*'/

Conclusiones%%%%%&%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%'1

Referencias%%%%%%%%%%%%%&&&%%%%%%%%%%%%%%&'7




1.- INTRODUCCIÓN:

En la siguiente experiencia, se realiza un análisis de la influencia del pH en las

reacciones de oxido-reducción. Se procede a una valoración Redox, en las que

se utilizan las soluciones de Yoduro y Yodato, para estalecer la relación con la

presencia del !nfolito el cual corresponde a este siste"a, al #riyoduro $%&-'.

1




2.- MARCO TEÓRICO:

Polioxidantes, Anfolitos, Dismutación y Anfolización(

)uando un ele"ento deter"inando, existe en varios grados de oxidación $"ásde dos', se le lla"a polioxidante. $Se pueden reducir en dos o "ás etapas

sucesivas'

El * existe en estado de oxidación de %%, %%%, %* y *.

El *+ es un polioxidante y el * es un polireductor , ya que se puede oxidar

en dos etapas. El *$%%%' es el reductor en un par y el oxidante en el otro. ! las

especies que en una reacción son oxidantes y en otra reductores se les lla"a

Anfolitos.

!l su"ar las dos reacciones anteriores se tiene un equilirio de oxidoreducción.

)uando el equilirio se desplaza de izquierda a dereca $de un co"puesto se

otienen dos diferentes' se le lla"a Euili!rio de Dis"ut#ci$n. )uando el

equilirio se desplaza de dereca a izquierda $de dos co"puestos se otiene

uno' se le lla"a Euili!rio de Anfoli%#ci$n. Se for"a un #nfolito.

2




El *+

es un oxidante "ás fuerte que el *

&

co"o oxidante y el equilirio estádesplazado a la for"ación de *&, en el sentido de la anfolización.

3




&.- O'(ETI)O

!nalizar el efecto de la acidez en la espontaneidad de los procesos redox de

anfolización y dis"utación.

4




*.- +ROCEDIMIENTO E,+ERIMENTA

+RIMERA +ARTE

/. *erter en un tuo de ensayo /.0 "l de una solución de yodato, "edir el pH

inicial y agregar ácido clor1drico gota a gota. !notar las oservaciones.

. *erter en un tuo de ensayo /.0 "l de una solución de yodato, agregar gota

a gota idróxido de sodio. !notar las oservaciones.

E/UNDA +ARTE

/. *erter en un tuo de ensayo /.0 "l de una solución de yoduro, "edir el pH

inicial y agregar ácido clor1drico gota a gota. !notar las oservaciones.

. *erter en un tuo de ensayo /.0 "l de una solución de yoduro, agregar gota

a gota idróxido de sodio. !notar las oservaciones.

TERCERA +ARTE

/. !gregar /.0 "l de la solución de yodato en un tuo de ensayo y adicionar en

el "is"o tuo / "l de la solución de yoduro y "edir el pH. !gregar ácido

clor1drico gota a gota y anotar las oservaciones.

. !l siste"a resultante agregar gota a gota idróxido de sodio. +servar y

anotar los ca"ios ocurridos en el siste"a.

5




6

Figura 1. Montae !"#eri$ental% valoraci&n 'edo".

Figura 2. 'eactivos utili(ados en la e"#eriencia% con

sus concentraciones res#ectivas.




0.- REUTADO:

)

Figura 3. Indicar de #* utili(ado en la e"#eriencia

e"#eri$ental.

Figura 4. +e #resenta tu,o de ensa-o 1 - 2% ue

corres#onden a la #ri$era eta#a de la e"#eriencia.

/u,os de ensa-or 3 - 4% ue corres#onden a la segunda

eta#a de la e"#eriencia.

/u,os de ensa-o 5 - 6% ue corres#onden a la tercera eta#a

de la e"#eriencia. Con la salvedad ue en el tu,o de ensa-o

6% a diferencia de lo indicado en la e"#eriencia se a0ade *Cl.




/u,ería de Co,re /i#o de 12

i$etro !"terior %625 7 %158)5 $i$etro Interior %545 7 %13843 $!s#esor de Pared %4 7 %116 $Conductividad Calorí9ca 41 :$;<'adio !"terior %)=3)5 $ 'adio Interior %6=215 $

1.> Ca0ería sin Aislante

/e$#eratura ali$entaci&n va#or #ro$edio?

(117,5+117,5+117,6 ) ° C

3 =117,53° C

/e$#eratura entrada?

( 99,6+100+100) °C 3

=99,87 °C

/e$#eratura salida?

(100+100+100)° C

3 =100° C

@olu$en entrada?

8




(56+65+58 )ml3

=59,67ml

@olu$en salida?

(64+88+82 )ml3

=78ml

/e$#eratura de #ared?

(70+68+73,3 )° C

3

=70,57° C

1 CalcBlese la velocidad lineal del va#or de agua en la ca0ería% el nB$ero

de 'e-nolds - el hi con las correlaciones usuales.

+e calcula una te$#eratura #ro$edio con las de entrada - salida?

=




T promedio=(99,87+1002 ) [ ° C ]=99,84 ° C

+e calcula el volu$en #ro$edio considerando los datos o,tenidosanterior$ente% siendo este el #ro$edio del uo recogido en entrada -

salida de la ca0ería.

V e+V s

2 =

(59,67+78 )ml

2 =68,84ml

Se realiza la conversión de "l a "&, del volu"en pro"edio otenido(

@olu$en #ro$edio? 68,84ml x 1 x10

−6m

3

1ml =6,884 x10

−4m ³

Clculo del caudal?Q=

V

t

Q=6,884 x10

−4m³

300seg =[ m

3

seg ]

• Para el clculo de la velocidad lineal% necesita$os #ri$ero deter$inarel rea de la tu,ería utili(ando la relaci&n ue da el rea en funci&ndel di$etro% en este caso el interno #ues se trata de uo al interiorde la tu,ería?

A=π ∗ D ²

4

A=π ∗0.013843

2

4 =1,505∗10

−4m ² ;

1




v=Q

A=

2,822∗10−6[ m

3

seg ]1,505∗10

−4m ²

=0,01875 [ m

seg ]

Por lo tanto la velocidad lineal dentro de la tu,eria es? 0,01875[ m

s ]

• Clculo del DE de 'e-nolds?

N Reynolds= ρ x v x D

μ

#ara el calculo del nu$ero de re-nold% se reuirio entrar a ta,las del li,ro

ean<o#lis% Gta,la A.2>12 #ro#iedades de transferencia de calor del va#or de

agua

se ,usca la te$#eratura de 11)%5;C% valor ue no se encuentra #or lo uese Hace una inter#olacion% datos e"#resados en ane"o en ta,la 5.

NRe= D∗v∗ ρ

μ =

0,013843 m∗0,01875 m

seg∗0,571kg/m ³

1,364∗10−3 kg

m∗seg

=0,1087

NRe=0,1087 21 corres#onde a uo la$inar

• Clculo de Hi% #ara calcular Hi se utili(an las correlaciones #araconvecci&n for(ada en uo la$inar% en este caso se utili(ara el ec.+ieder>/ate

'/<;+

'

Re ====87<'=

==

w

b

PR D

L

D N N

k

Dh N

µ

µ

µ

11




+e desconoce JK co$o se trata de uido aire #ues est afuera de la tu,ería

se to$an datos de ta,la A.3.3 de gean<o#lis%/#ared741;C inter#olando

ueda?

/ G;C JL1

>5

Gg$Ls

3)%8 1%=41 1%=165%6 2%3

Con esto ueda la ec+ieder>/ate de la siguiente for$a?

N u=1,86 [0,1087∗0,9564∗0,013843

5,95 ]1

3∗[1,364∗10−3

1,91∗10−5 ]

0,14

=0,2107

igualdad #ode$os o,tener Hi

k

Dh N

i

D

==

µ

hi= N uD∗k

D =

0,2107∗0,02671

0,013843 =0,4065 [

m2∗ ! ]

Hi es entonces igual %465 G:$2

2.> CalcBlese la cantidad de calor #erdido #or el va#or de agua% la diferenciade te$#eratura $edia logarít$ica% - el U% referido tanto a la su#er9cie

interior co$o a la e"terior de la ca0ería.

Para calcular la #Nrdida de calor se utili(a la ecuaci&n 8% #ero #ara utili(arla

necesita$os conocer Ho de,e$os deter$inarlo $ediante correlaciones #ara

convecci&n natural.

Pri$ero deter$inar/#elicula entre tu,ería - aire

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/#elicula 7 G/KO /f 2 7 G41 O 23 2 7 32 ;C

Dota? Con esa te$#eratura entra$os a ta,la A.3.3 - se deter$inan

#ro#iedades físicas del aire% dicHos datos estn en ta,la ) en ane"os

Inter#olando se o,tiene?

k =0,02653"

m!

N #r=0,7068

$g ρ

2

μ2=1,26∗10

8 1

! m3

Calculo del Dr?

N %= Dexterior ³( ρ ² $g)

μ ² ∗&T

N %= D ext

3 $g

ρ2

μ2&T =0,015875

3∗1,26∗108∗(41−22 )=9577,7

+e calcula el #roducto entre el nB$ero de #rantt GD#r - grasHof GD?

DLDPr7G=5))%)L%)68 7 6)6=%5

Co$o este valor varia 104< N %∗ N pr<10

8

!s la$inar #or lo tanto n7 %2 - C71%=Gsacado de li,ro C.Q. ean<o#lis

ta,la 4.)>1

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N u=h D∗ D

k =C ' ∗( N %∗ N pr )

n=1,09∗(6769,5 )0,2=6,361

h D∗(0,015875)

0,02653 =6,361

0=¿h D=6,361∗0,02653

0,015875 =10,63

m² !

h¿

AHora se #uede deter$inar la #erdida de calor del va#or con la ecuaci&nglo,al?

( perdido= 2π)( t%−tg)

1

h%∗ x1

+ ln( x2/ x1)

k *o+re

+ 1

hg∗ x2

( perdido= 2π (5,95m )(117−22)

1

0,4065

m ² ! ∗0,0069215m

+ln (

0,0079375

0,0069215)

401

m!

+ 1

10,63

m ² ! ∗0,0079375m

14




( perdido=9,671

Clculo de U% interior - e"terior?

- i= 1

1

hi+r1∗ln

(r2/r)k *o+re

+ r1

ho∗r2

- i= 1

1

0,4065

m ² !

+0,0069215m∗ln(0,0079375 /0,0069215)

401 /m! + 0,0069215m

10,63

m² ! ∗0,0079375m

- 0= 1

r2

hi∗r1

+r2∗ln

(r 2/r1)

k *o+re

+ 1

ho

- 0= 1

0,0079375 m

0,4065

m ² ! ∗0,0069215m

+0,0079375 m∗ln(0,0079375 /0,0069215)

401 /m! +

1

10,63

m ² !

- 0=0,34305 /m² !

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