Otras carreras Flujo transitorio / no estacionario - proyecto de termodinámica

[willcasr]

Hola, para la universidad voy a realizar un proyecto de termodinámica, consiste en una lata de gaseosa llena de agua, debajo de esta, una fuente de calor (vela,mechero, etc) que haga hervir el agua, después de que haya bastante vapor dentro de la lata quitar un tapón y lograr que se impulse. la imagen es un esquema del experimento. (espero y se entienda)


La idea es poder analizar el sistema termodinámico y poder saber cuanto trabajo necesita para poder moverse, cuanta cantidad de agua necesita para desplazarse 50 cm. en si es sacar la mayor cantidad de datos posibles como calor, temperaturas, presiones, entropia, entalpia, etc. mis conocimientos de termodinámica solo van hasta la segunda ley.

El objetivo de esta publicación es poder nutrirme para poder sacarle el mayor provecho al proyecto. preguntarles en este hilo uds como obtendrían los datos.

yo tengo un termómetro con el cual podría medir la temperatura del vapor que sale de la lata, pero no sabría como hallar la presión dentro de esta, antes de quitar el tapón.


de ante mano muchas gracias por leer.

[JCB]

Hola a tod@s.

Diría que midiendo la temperatura del vapor saturado, sí que puedes calcular la presión en el interior del recipiente, que coincide con la presión de vapor. Por ejemplo, en tablas (Termodinámica de Çengel), para una temperatura de $110\ ^{\circ}C$, la presión de vapor es de $143,38\ kPa$.

También se puede estimar la presión de vapor a una determinada temperatura, a partir de alguna de las formas de la ecuación de Clausius-Clapeyron (https://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci...sius-Clapeyron), que daría $142,68\ kPa$.

Por otra parte, al llevar a la práctica tal experimento, deberías tomar todas las precauciones posibles para evitar daños personales y materiales.

Saludos cordiales,
JCB.

[Richard R Richard]

Hola, ante nada , lo que intentas hacer es peligroso, tanto para ti como para quienes pueden estar observando.

Es raro que un profesor permita un diseño simple y tan peligroso, si puedes evitar de hacerlo , evítalo.

Te explico, el carro solo se moverá cuando en la lata exista una diferencia de presión entre el interior y el exterior, o bien cuando la cantidad de vapor creada en el interior sea muy grande(pero con una lata no haces nada), esto sucederá pasados los 100°c . A 100°c y presión atmosférica nada sucederá verás evaporarse el agua..

Por simplicidad imagino que no has dibujado como controlar la llama, pues cuanto mas caliente mas presion genera, mas débil el aluminio donde toca la llama ergo explota por allí seguro.

Pero veamos si la lata tiene el extremo abierto grande como veo en la imagen para que escape vapor, la presión en el interior de la lata siempre será parecida a la de la presión atmosférica , y nunca avanzará el móvil,

Que tienes que hacer

Primero tener un mecanismo de control y corte de temperatura o llama.

Segundo tener un mecanismo de control, para que no escape el vehículo en caso de subir mucho la velocidad, lo puedas contener o alcanzar corriendo.....

Tercero sobre la salida de gases tienes que tener una válvula de corte, o de sobrepresión, o de retención, que te brinde al menos una resistencia al escape de gases,para que en el interior de la lata tenga mayor presión que la atmosférica, así los gases que permitas escapar lo hagan con velocidad y estos deben ser conducidos por un venturi o tubo de escape, te permitan producir la cantidad de movimiento necesaria para mover el móvil por retropropulsión, al expandirse el vapor.
TiP. si reduces el orificio de salida de los gases, lograras, mayor temperatura, mayor presión, mayor velocidad, pero debes hacer que el flujo de vapor salga solo en una dirección,

Cuarto que nadie se ponga ni delante ni detrás del vehículo, y menos si no tiene ropa, gafas o material que aisla la piel de salpicaduras de agua caliente o vapor.
Tienes que diseñar muy bien la traba para quitar el tapón, si el tapón no es hermético, escapara vapor, y si tiras demasiado para quitarlo, se movera la lata y perderas dirección, y será mas peligroso aún el proyecto.

Como verás este mecanismo de impulsión sencillo, jamas se uso en vehículo alguno, creo que simplemente por peligrosísimo, y de bajo rendimiento, es mejor usar el vapor para accionar una biela manivela, como fueron los primeros vehículos a vapor de la historia.

Solo algunos "locos" por allí en internet , ponen a prueba su ingenio, y mueven la lata unos metros, antes de que les explote en la cara.

Es mejor un proyecto de motor Stirling, de los que tienes miles de tutoriales en youtube, que aunque es mas complicado de fabricar es mucho mas seguro.