Ecuaciones de estado termodinamica

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Ecuación de estado
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En física y química, una ecuación de estado es una ecuación constitutiva para sistemas hidrostáticos que describe el estado de agregación de la materia como una relación matemática entre la temperatura, la presión, el volumen, la densidad, la energía interna y posiblemente otras funciones de estado asociadascon la materia.
Contenido[ocultar] * 1 Introducción * 2 Modelo Matemático de estado más usadas * 3 Modelo Matemático Ideal - Ley del gas ideal * 3.1 Restricciones del modelo ideal * 4 El factor de compresibilidad z * 4.1 Modelo Matemático de Van der Waals * 4.2 Modelo Matemático del Virial * 4.3 Modelo Matemático de Redlich-Kwong * 4.4 Modelo Matemáticode Soave * 4.5 Modelo Matemático de Peng-Robinson * 4.6 Modelo Matemático de Beattie-Bridgeman * 4.7 Ecuación de Benedict-Webb-Rubin * 4.8 Ecuación de BWRS * 4.9 Elliott, Suresh, Donohue * 4.10 Ecuación de Bose ideal * 5 Véase también * 6 Referencia * 7 Enlaces externos |
[editar] Introducción
Las ecuaciones de estado son útiles para describir laspropiedades de los fluidos, mezclas, sólidos o incluso del interior de las estrellas. Cada substancia o sistema hidrostático tiene una ecuación de estado característica dependiente de los niveles de energía moleculares y sus energías relativas, tal como se deduce de la mecánica estadística.
El uso más importante de una ecuación de estado es para predecir el estado de gases. Una de las ecuaciones deestado más simples para este propósito es la ecuación de estado del gas ideal, que es aproximable al comportamiento de los gases a bajas presiones y temperaturas mayores a la temperatura crítica. Sin embargo, esta ecuación pierde mucha exactitud a altas presiones y bajas temperaturas, y no es capaz de predecir la condensación de gas en líquido. Por ello, existe una serie de ecuaciones de estadomás precisas para gases y líquidos. Entre las ecuaciones de estado más empleadas sobresalen las ecuaciones cúbicas de estado. De ellas, las más conocidas y utilizadas son la ecuación de Peng-Robinson (PR) y la ecuación de Redlich-Kwong-Soave (RKS). Hasta ahora no se ha encontrado ninguna ecuación de estado que prediga correctamente el comportamiento de todas las sustancias en todas las condiciones.Además de predecir el comportamiento de gases y líquidos, también hay ecuaciones de estado que predicen el volumen de los sólidos, incluyendo la transición de los sólidos entre los diferentes estados cristalinos. Hay ecuaciones que modelan el interior de las estrellas, incluyendo las estrellas de neutrones. Un concepto relacionado es la ecuación de estado del fluido perfecto, usada en Cosmología.[editar] Modelo Matemático de estado más usadas
Analizando el comportamiento de los gases que se puede observar en los diagramas PνT o Pν, se han propuesto muchos modelos matemáticos distintos que se aproximan a dicho comportamiento. Sin embargo, estos modelos no pueden predecir el comportamiento real de los gases para todo el amplio espectro de presiones y temperaturas, sino que sirven paradistintos rangos y distintas sustancias. Es por eso que, según las condiciones con las cuales se esté trabajando, conviene usar uno u otro modelo matemático.
En las siguientes ecuaciones las variables están definidas como aparece a continuación; se puede usar cualquier sistema de unidades aunque se prefieren las unidades del Sistema Internacional de Unidades:
P = Presión (atmósferas)
V = Volumenn = Número de moles
ν = V/n = Volumen molar, el volumen de un gmol de gas
T = Temperatura (K)
R = constante de los gases (8,314472 J/mol·K) o (0,0821 atm·L/gmol·K)
[editar] Modelo Matemático Ideal - Ley del gas ideal
Artículo principal: Ley de los gases ideales
La ecuación de los gases ideales realiza las siguientes aproximaciones:
1. Considera que las moléculas del gas son...
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