Ethan Frome

LUCRAREA nr. 4

DETERMINAREA CURBEI PRESIUNII

DE VAPORIZARE PENTRU AP

1. Principiul lucrrii

Lucrarea urmrete stabilirea pe cale experimental a dependenei dintre temperatura i presiunea de vaporizare n cazul apei, pe baza valorilor obinute experimental. Aceast dependen univoc se numete curba presiunii de vaporizare, i exprim condiia de echilibru a celor dou faze, lichid i de vapori, n timpul procesului de vaporizare.

Dac vaporizarea (fierberea) unui lichid se face la diferite presiuni variaz i temperatura de vaporizare. Prin urmare, temperatura de fierbere a unei substane pure este determinat univoc de presiunea la care se face fierberea. Cu creterea presiunii de vaporizare, temperatura va crete i invers, cu scderea presiunii de vaporizare, temperatura va scdea.

Starea de echilibru a celor dou faze se numete stare de saturaie. Unei presiuni la starea de saturaie i corespunde o singur valoare pentru temperatura de saturaie.

Un corp omogen din punct de vedere fizic care reprezint o parte a unui sistem eterogen, se numete faz. Acestea sunt delimitate ntre ele prin suprafee de separaie pe care anumite proprieti fizice, respectiv parametrii de stare, variaz n salturi.

Partea dintr-un sistem a crui coninut nu depinde de coninutul celorlalte pri poart numele de component. Trecerea unui component dintr-o faz n alta se numete transformare de faz. Toate transformrile de faz sunt nsoite de absorbie sau cedare de cldur.

Echilibrul de faz, se stabilete ntre dou sau mai multe faze ale aceleai substane aflate simultan n contact, n aceleai condiii de presiune i temperatur, astfel nct masa fiecrei faze s rmn constant n timp.

2. Schema instalaiei experimentale i modul de lucru

Se efectueaz urmtoarele operaii:

se verific instalaia din punct de vedere funcional;

se citete presiunea atmosferic;

n prealabil, se nclzete ap ntr-un vas metalic i se citete valoarea temperaturii de fierbere la un termometru;

se toarn apa din vasul metalic n vasul din sticl 6 pn la reperul indicat; se aeaz vasul din sticl pe platanul pompei de vid;

se citete valoarea temperaturii cu ajutorul termometrului 7 care se aeaz n poziie vertical i se agit pentru uniformizarea temperaturii n vas i pentru o micorare a timpului de rspuns;

se acoper vasul din sticl, cu clopotul 5, se nchide robinetul 8 care face legtura ntre mediul de sub clopot i mediul ambiant i se pune n funciune instalaia cu ajutorul electromotorului 2, prin intermediul ntreruptorului 9;

simultan, se urmresc starea apei din vasul aflat sub clopot i presiunea vacuummetric indicat de vacuummetru;

n momentul formrii primelor bule de vapori, se oprete pompa cu ajutorul ntreruptorului 9 i se citete valoarea presiunii vacuummetrice;

se deschide robinetul 8, se ridic clopotul din sticl i se citete din nou valoarea temperaturii, dup care se repet operaiile anterioare;

se efectueaz cel puin 10 determinri la diferite temperaturi, centralizndu-se apoi toate datele.

3. Tabel cu date experimentale

Tab. 1.

Nr.

crt.Presiunea atmosferic

p0 [mmHg]Temperatura

t [C]Presiunea vacuummetric

pv [kgf / cm2]

1.

2.

10.

4. Prelucrarea datelor experimentale

Cu ajutorul mrimilor msurate cuprinse n tabelul 1 se calculeaz presiunea absolut cu relaia:

[N/m2](1)

Valorile calculate ale presiunii absolute corespunztoare fiecrei valori a temperaturii msurate se vor trece n tabelul 2.

Pe baza perechilor de valori i obinute, se reprezint grafic pe hrtie milimetric curba presiunii de vaporizare, aspectul acestei dependene fiind prezentat n figura 2.

Ecuaia curbei presiunii de vaporizare se poate determina utiliznd o ecuaie exponenial de forma:

(2)

unde constantele i se determin cu relaiile:

(3)

(4)

n care: este numrul de msurtori, - temperaturile citite la termometru i- presiunile absolute.

Relaia (2) asigur un coeficient de corelaie satisfctor care poate fi calculat cu relaia:

,

(5)

Mrimile care intervin n relaiile (3), (4) i (5) se vor trece n tabelul 3.

Tab.3.

Cu ajutorul relaiei (2) se vor determina valorile presiunii de vaporizare , pentru valorile de temperatur n domeniul n care s-au efectuat msurtorile i se vor trece n tabelul 4

Pe acelai grafic al curbei presiunii de vaporizare construit cu ajutorul valorilor experimentale se va construi i curba obinut cu ajutorul perechilor de valori i rezultate din calcul i cuprinse n tabelul 4.

5. Calculul erorilor i interpretarea rezultatelor

5.1 Calculul erorilor

Erorile de determinare ale presiunii i temperaturii echilibrului de faz lichid (ap) - vapori de ap, provin din erorile de msurare a temperaturii, presiunii vacuummetrice i a celei atmosferice.

Dup reprezentarea grafic a perechilor de valori i , se traseaz curba presiunii de vaporizare prin i printre puncte i se stabilete o temperatur oarecare respectiv o presiune (vezi figura 2).

innd seama de aceste date, se determin eroarea absolut a temperaturii i a presiunii pentru o temperatur oarecare , conform relaiilor:

(6)

n care: este eroarea de msurare a temperaturii,

EMBED Equation.3 - eroarea de reprezentare a temperaturii pe axa Ox,

EMBED Equation.3 unde: este eroarea de determinare a presiunii de vaporizare datorat erorilor de citire la barometru i vacuummetru: , n care:

EMBED Equation.3 - eroarea de citire a presiunii atmosferice;

EMBED Equation.3 - eroarea de citire a presiunii vacuummetrice;

EMBED Equation.3 - coeficientul unghiular al tangentei la curba presiunii de vaporizare n punctul de coordonate .

EMBED Equation.3 unde este eroarea de reprezentare a presiunii de vaporizare pe axa Oy.

Eroarea absolut a presiunii, , se determin cu relaia:

(7)

Erorile relative de determinare a temperaturii i a presiunii cu ajutorul curbei presiunii de vaporizare, se calculeaz conform relaiilor:

[%](8)

[%](9)

5.2 Interpretarea rezultatelor

Se compar rezultatele obinute cu valorile din tabelele de vapori pentru ap cuprinse ntre 50 i 100 C (tabelul 5), apoi se compar rezultatele obinute la calculul erorilor relative i cu erorile relative acceptate n tehnic

Tabelul 5. Presiunea i temperatura apei la saturaie

t [C]p [bar]t [C]t [C]p [bar]p [bar]

580,18146720,3396860,6011

600,19917740,3696880,6495

620,2184760,4019900,7011

640,2391780,4365920,7560

660,2615800,4736940,8145

680,2856820,5133960,8767

700,3117840,5558980,9429

Fig. 2. Curba presiunii de vaporizare

EMBED PBrush Fig. 1. Instalaia experimental.

1 pomp de vid; 2 electromotor; 3 curea;

4 vacuummetru pentru msurarea depresiunii; 5 clopot din sticl; 6 vas pentru ap; 7 termometru din sticl cu mercur; 8 robinet; 9 ntreruptor.

Tab. 2.

Nr.

crt.Temperatura

t [C]Presiunea

absolut

p [N/m2]2.10.

Tab. 4.

Nr.

crt.t [C]p [bar]10.

126

_1131279303.unknown

_1135757140.unknown

_1135757173.unknown

_1135757178.unknown

_1135757183.unknown

_1135757192.unknown

_1135757195.unknown

_1135757189.unknown

_1135757180.unknown

_1135757176.unknown

_1135757169.unknown

_1135757171.unknown

_1135757143.unknown

_1135757047.unknown

_1135757127.unknown

_1135757137.unknown

_1135757123.unknown

_1131279395.unknown

_1131279571.unknown

_1134636912.unknown

_1131279398.unknown

_1131279312.unknown

_1131278310.unknown

_1131278600.unknown

_1131278706.unknown

_1131278810.unknown

_1131278817.unknown

_1131278860.unknown

_1131278960.unknown

_1131278862.unknown

_1131278856.unknown

_1131278813.unknown

_1131278797.unknown

_1131278807.unknown

_1131278793.unknown

_1131278643.unknown

_1131278659.unknown

_1131278605.unknown

_1131278512.unknown

_1131278567.unknown

_1131278572.unknown

_1131278557.unknown

_1131278398.unknown

_1131278437.unknown

_1131278393.unknown

_1131278128.unknown

_1131278169.unknown

_1131278227.unknown

_1131278303.unknown

_1131278212.unknown

_1131278136.unknown

_1131278141.unknown

_1131278131.unknown

_1131277126.unknown

_1131277696.unknown

_1131278110.unknown

_1131278118.unknown

_1131278122.unknown

_1131278115.unknown

_1131277701.unknown

_1131277136.unknown

_1128951291.unknown

_1131277123.unknown

_1128951201.unknown

_1128951282.unknown

_1128947909.unknown

_1106489325.unknown