Development of an adbanced technique based on acoustic resonance in gases for determining relevant thermodynamic constants and properties

Abstract

Se ha utlizado una tecnica abancada de resonancia acustica para determinar propiedades termodinamicas de gases y constantes termodinámicas de gran importancia. La determinación de la constante de Boltzmann forma parte de un proyecto europeo (determination of the Boltzmann's constant for the determination of the new kelvin) siguiendo las recomendaciones del CIMP de 2005. La redefinición del kelvin a trabes de una constante física eliminara los problemas que tiene la definición actual, relacionada con una sustancia material como el agua. En esta parte del estudio se obtuvo un resultado satisfactorio, se determino la constante de Boltzmann con una incertidumbre de 20 partes por millón, desviandose del codata de 2010 en -5.3 partes por millón. Se midió la velocidad del sonido en diferentes mezclas gaseosas cuyos componentes están presentes en mezclas como gas natural o biogases, y a partir de los datos de velocidad del sonido se obtuvieron valores de otras propiedades termodinámicas como coeficiente adiabático, capacidades caloríficas a presión y volúmen constante y el segundo y tercer coeficiente del virial acústico. Estas propiedades son habitualmente requeridas por ingenieros en las etapas de diseño de procesos industriales como transporte, almacenamiento o procesos térmicos. Se midieron 3 mezclas gaseosas, 2 de monóxido de carbono y nitrógeno y una mezcla sintética de gas grisú con incertidumbres menores a 150ppm en velocidad del sonido, 300ppm en el coeficiente adiavático, una incertidumbre entorno a 1000ppm de las capacidades caloríficas y entre 1 y 2% de incertidumbre relativa en los coeficientes del virial acústico. Todos los valores experimentales se compararon con valores estimados por la ecuación de estado GERG-2008, hayandose en general una buena concordancia entre los datos estimados y los experimentales