Concepto De Los Gases Ideales

1.- LOS GASES Y SUS APLICACIONES

1. GASES IDEALES Y SUS PROPIEDADES

Existen muchas sustancias gaseosas que actúan como fluido de trabajo en procesos, equipos y máquinas, cuyo comportamiento pueden modelarse como un gas ideal, es decir que obedecen a determinadas leyes físicas. Dicho modelo es bastante preciso para aplicarlo a un gran número de sistemas de ingeniería..ECUACION DE ESTADO. Las ecuaciones que relacionan a las variables o propiedades termodinámicas presión, volumen específico y temperatura, reciben el nombre de “ecuación de estado”.

f (p , v , T ) = 0 ECUACION DE ESTADO

La ecuación de estado para un gas ideal, desarrollada a partir de observaciones y ensayos experimentales, permite predecir bastante bien el comportamiento de p,v y T de muchos gases, a presiones bajas, tales como el oxígeno, nitrógeno, aire, dióxido de carbono, monóxido de carbono e incluso el vapor de agua ( a baja presión).

Para presiones mayores se origina una moderada desviación respecto a la ecuación de estado, para los gases ideales. No obstante, todos los gases y vapores, a mayor temperatura y menor presión más se aproximan al comportamientode los gases ideales.
Existen tres formas diferentes de expresar la ecuación de estado de los gases ideales, y que son las siguientes:

a) p ∙ v = Rp ∙ T
b) p ∙ V = m ∙ Rp ∙ T
c) p ∙ V = n ∙ Ru ∙ T






Recordemos que:

m = n ∙ PM ( kg) Donde : PM = Peso molecular del gas, en kg/kmol

PROPIEDADES DE LOS GASES IDEALES

Además de la ecuaciónde estado los gases ideales, tienen las siguientes propiedades adicionales:
• La entalpía y la energía interna son función exclusiva de la temperatura.
• La variación de la energía interna está dada por : ∆u = Cv ∙ ∆T (J/kg)
• La variación de la entalpía está dada por : ∆h = Cp ∙ ∆T (J/kg)
• Tanto ∆u como ∆h son independientes del tipo deproceso, ya que ambas son energías de estado.
• También Rp = Cp - Cv (J/kg)



2.-. PROCESOS SIMPLES

2.1 . Presión constante ( isobárico)

Aplicando la ecuación de estado a las condiciones iniciales y finales del proceso, se tiene, que los volúmenes son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

[pic]

• Sistema cerradop

w = - [pic] = p ( v2 – v1) (J /kg)
W = m ∙ w ( J )

q = [pic] = Cp ∙ ∆T ( J/kg) p1 = p2
Q = m ∙ q = m ∙ Cp ∙ ∆T ( J )

∆u = Cv ∙ ∆T (J/kg)
v1 v2 v
∆U =m∙ Cv ∙ ∆T (J )


• Sistema abierto p

w = [pic] = 0 (J /kg)
W= 0 ( W )

q = [pic] = Cp ∙ ∆T ( J/kg) p1 = p2
[pic] = [pic] ∙ q = [pic] ∙ Cp ∙ ∆T ( W)

∆h = Cp ∙ ∆T (J/kg)
º v1 v2 v
∆[pic] =[pic]∙ Cp ∙ ∆T (W )

Estos procesos en sistemas abiertos ocurren en equipos netamente térmicos tales, como serpentines o intercambiadores de calor2.2 . Volumen constante ( isométrico)

Aplicando la ecuación de estado a las condiciones iniciales y finales del proceso, se tiene, que las presiones son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas.

[pic]

• Sistema cerrado p

w = - [pic] = 0 (J /kg) p2
W = 0 ( J )

q = [pic] = Cv ∙ ∆T ( J/kg)
Q= m ∙ q = m ∙ Cv ∙ ∆T ( J ) p1

∆u = Cv ∙ ∆T (J/kg)
v1 = v2 v
∆U =m∙ Cv ∙ ∆T (J )


• Sistema abierto p

w = [pic] = v ∙ ∆p (J /kg) p2
[pic] = [pic] ∙ w ( W )

q = [pic] = Cv ∙ ∆T ( J/kg)
[pic] = [pic] ∙ q = [pic] ∙ Cv ∙ ∆T ( W)...