Fisica para ingenieros
Páginas: 12 (2779 palabras)
Publicado: 16 de junio de 2011
ECUACIONES DE ESTADO.
La predicción de una propiedad termodinámica implica a menudo un conocimiento sobre el comportamiento presión-volumen específico-temperatura de la sustancia misma. En otras ocasiones, dadas otras propiedades intensivas independientes como la presión y el volumen específico, se desea conocer la temperatura.
Una expresión de a forma
f(p, v, T) =0………………………………………………………………………………..5.1
se denomina ecuación de estado. Se llama también a menudo, ecuación de estado incompleta por ser incapaz de predecir por sí sola otras propiedades termodinámicas diferentes de la presión, volumen específico y temperatura. Es decir, una ecuación de estado como la dada es en la expresión 5.1, no proporciona información de la energía, entalpía, etc., de una sustancia en un estado termodinámico dado. Sin embargo, apartede suministrar información con respecto al comportamiento pvT de una sustancia, puede servir como medio para determinar cualquier propiedad termodinámica.
Puesto que las sustancias que se hallan en estado de gas encuentran múltiples aplicaciones prácticamente en todos los procesos de interés en la ingeniería. Existe una variedad enorme de ecuaciones de estado para predecir el comportamiento,EL GAS IDEAL.
Todos los gases a presiones relativamente bajas obedecen a una ecuación de estado muy simple que da lugar a consecuencias sumamente importantes e igualmente sencillas. Todo gas que satisfaga la ecuación de estado presión-volumen específico-temperatura de un gas o mezcla de gases, algunas de las cuales son extremadamente complejas. Sin embargo, solamente se explicarán algunas delas más importantes.
……………………………………………………………………………………5.2
Se denomina gas ideal. En esta expresión p es la presión absoluta en N/m²(Pa), v es el volumen especifico en m³/Kg, T es la temperatura absoluta en K, y R es la constante de gas en j/kg k.
Es interesante hacer notar que la ecuación de estado de los gases ideales puede derivarse analíticamente mediante principios de mecánicaestadística, si se asume que las moléculas que constituyen el gas son esferas infinitesimalmente pequeñas que no ocupan volumen, que sufren colisiones completamente elásticas y que no sufren atracción o repulsión. La tabla 5.1 muestra diferentes valores de la constante R para algunos gases. La ecuación de estado de los gases ideales también puede escribirse como sigue:………………………………………………………………………………...5.2a
Donde v es el volumen especifico molar en m³/Kgmol, y Ru es la constante universal de los gases. Su valor en el Sistema Internacional de Unidades es para todos los gases,
La expresión 5.2a constituye una expresión analítica de la escala termodinámica del gas ideal. Comparando las ecuaciones 5.2 y 5.2a, se observa que la constante R de cada gas y la constante universal de los gases Ru están relacionadas a través del peso molecular Mdel gas. Es decir,
Esta relación permite determinar la constante de cada gas mediante el conocimiento de su peso molecular. Expresiones completamente análogas a la ecuación de estado de los gases ideales (ecuaciones 5.2 y 5.2a) son:
Donde V es el volumen total que ocupa el gas, m es la masa, n es el numero de moles y c es la concentración (c = 1/v*).
FACTOR DECOMPRESIBILIDAD Z
Si se analizan los gases ideales desde el punto de vista microscópico, se notan que se caracterizan, como se notó con anterioridad, por la ausencia de fuerzas de atracción o repulsión entre las moléculas y aunque estas tienen masa y son perfectamente elásticas, su tamaño es tan pequeño que puede despreciarse. De lo anterior se desprende que un gas real se comporta como gas idealsolo cuando la presión y la densidad son relativamente bajas. Es decir, las altas presiones o densidades, el comportamiento pvT de un gas real pude desvirase sustancialmente de la ecuación de estado de los gases ideales.
Observe la figura 5.4 con el objeto de analizar cuantitativamente la...
La predicción de una propiedad termodinámica implica a menudo un conocimiento sobre el comportamiento presión-volumen específico-temperatura de la sustancia misma. En otras ocasiones, dadas otras propiedades intensivas independientes como la presión y el volumen específico, se desea conocer la temperatura.
Una expresión de a forma
f(p, v, T) =0………………………………………………………………………………..5.1
se denomina ecuación de estado. Se llama también a menudo, ecuación de estado incompleta por ser incapaz de predecir por sí sola otras propiedades termodinámicas diferentes de la presión, volumen específico y temperatura. Es decir, una ecuación de estado como la dada es en la expresión 5.1, no proporciona información de la energía, entalpía, etc., de una sustancia en un estado termodinámico dado. Sin embargo, apartede suministrar información con respecto al comportamiento pvT de una sustancia, puede servir como medio para determinar cualquier propiedad termodinámica.
Puesto que las sustancias que se hallan en estado de gas encuentran múltiples aplicaciones prácticamente en todos los procesos de interés en la ingeniería. Existe una variedad enorme de ecuaciones de estado para predecir el comportamiento,EL GAS IDEAL.
Todos los gases a presiones relativamente bajas obedecen a una ecuación de estado muy simple que da lugar a consecuencias sumamente importantes e igualmente sencillas. Todo gas que satisfaga la ecuación de estado presión-volumen específico-temperatura de un gas o mezcla de gases, algunas de las cuales son extremadamente complejas. Sin embargo, solamente se explicarán algunas delas más importantes.
……………………………………………………………………………………5.2
Se denomina gas ideal. En esta expresión p es la presión absoluta en N/m²(Pa), v es el volumen especifico en m³/Kg, T es la temperatura absoluta en K, y R es la constante de gas en j/kg k.
Es interesante hacer notar que la ecuación de estado de los gases ideales puede derivarse analíticamente mediante principios de mecánicaestadística, si se asume que las moléculas que constituyen el gas son esferas infinitesimalmente pequeñas que no ocupan volumen, que sufren colisiones completamente elásticas y que no sufren atracción o repulsión. La tabla 5.1 muestra diferentes valores de la constante R para algunos gases. La ecuación de estado de los gases ideales también puede escribirse como sigue:………………………………………………………………………………...5.2a
Donde v es el volumen especifico molar en m³/Kgmol, y Ru es la constante universal de los gases. Su valor en el Sistema Internacional de Unidades es para todos los gases,
La expresión 5.2a constituye una expresión analítica de la escala termodinámica del gas ideal. Comparando las ecuaciones 5.2 y 5.2a, se observa que la constante R de cada gas y la constante universal de los gases Ru están relacionadas a través del peso molecular Mdel gas. Es decir,
Esta relación permite determinar la constante de cada gas mediante el conocimiento de su peso molecular. Expresiones completamente análogas a la ecuación de estado de los gases ideales (ecuaciones 5.2 y 5.2a) son:
Donde V es el volumen total que ocupa el gas, m es la masa, n es el numero de moles y c es la concentración (c = 1/v*).
FACTOR DECOMPRESIBILIDAD Z
Si se analizan los gases ideales desde el punto de vista microscópico, se notan que se caracterizan, como se notó con anterioridad, por la ausencia de fuerzas de atracción o repulsión entre las moléculas y aunque estas tienen masa y son perfectamente elásticas, su tamaño es tan pequeño que puede despreciarse. De lo anterior se desprende que un gas real se comporta como gas idealsolo cuando la presión y la densidad son relativamente bajas. Es decir, las altas presiones o densidades, el comportamiento pvT de un gas real pude desvirase sustancialmente de la ecuación de estado de los gases ideales.
Observe la figura 5.4 con el objeto de analizar cuantitativamente la...
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