Gases Ideales

Páginas: 6 (1370 palabras) Publicado: 24 de mayo de 2015
1.

GASES IDEALES

Existen muchas sustancias gaseosas, que actúan como fluido de trabajo en
procesos, equipos y máquinas, cuyo comportamiento puede modelarse como un
gas ideal, ello porque obedecen a determinadas leyes físicas. Tal modelación es
bastante precisa para un gran número de sistemas de ingeniería.
1.1 Ecuación de estado
Las ecuaciones que relacionan a las variables p, v y T de unestado
determinado, reciben el nombre de ecuaciones de estado, siendo de tremenda
utilidad desde un punto de vista termofísico.
La ecuación de estado de un gas ideal ( o gas perfecto), desarrollada a partir
de observaciones experimentales, permite predecir de forma bastante coherente el
comportamiento de las propiedades de muchos gases a presiones bajas, tales como
oxígeno, nitrógeno, anhídridocarbónico, monóxido de carbono, aire e incluso vapor
de agua.
OBS: en general los gases y vapores, encontrándose a temperatura elevada
y baja presión aproximan su comportamiento al de un gas ideal.
Existen tres formas de expresar la ecuación de estado de un gas ideal:

pv = Rp T
pV = mRp T
pV = nRuT
La ecuación de estado, permite:
a. Calcular una propiedad de estado cuando se conocen 2 propiedadesindependientes.
b. Mediante el uso de derivadas parciales se determinan otras propiedades
tales como la energía interna y la entalpía.
1.2 Propiedades de los gases ideales
Se demuestra que la entalpía y la energía interna de un gas ideal es función
exclusiva de su temperatura, no influyendo su presión.
En un proceso de gas ideal, las variaciones de energía interna ∆u y de entalpía
∆h, son iguales a:

∆u= c v ∆ T

kJ kg

∆h = c p ∆T

kJ kg

Además, se cumple que la constante particular del gas Rp puede calcularse:

Rp = c p − c v

kJ kg ⋅K

1

1.3 Procesos con gases ideales
Los procesos posibles de efectuar con los gases ideales son definidos de
acuerdo a considerar una de sus propiedades invariable en el mismo, así podemos
clasificarlos, en:
a) Proceso isobárico: ocurre a presión constante y severifica que al aplicar la
ecuación de estado, el volumen es directamente proporcional a su
temperatura absoluta.
b) Proceso isométrico o isocórico: ocurre a volumen constante y se verifica que
la presión absoluta es proporcional a la temperatura absoluta del gas.
c) Proceso isotérmico : ocurre a temperatura constante y se verifica que la
presión absoluta es inversamente proporcional al volumen.En este caso no
existe variación de energía interna ni de entalpía pues ambas, como se vió,
dependen de la variación de temperatura, en este caso nula.
d) Proceso isentrópico: ocurre a entropía constante, este proceso exige dos
condiciones esenciales; ni ganancia ni pérdida de calor (adiabático) y además
reversible (característica ideal).
e) Proceso politrópico: este ocurre sin modificaciones enel calor específico del
gas (c = cte ). Se dice que este proceso incluye todos los anteriores a través
del valor del exponente politrópico n.
A continuación se presenta una tabla que especifica el tipo de proceso, la
propiedad que permanece constante, el valor del calor específico y el valor
necesario del exponente politrópico para satisfacer cada tipo de proceso:

Proceso efectuado
isobáricoisométrico
isotérmico
isentrópico

Propiedad
p = cte.
V = cte.
T = cte.
s = cte

C. Específico
c = cp
c = cv
c=∞
c=0

Exponente politrópico
n=0
n=∞
n=1
n=k

2

2.

MEZCLA DE GASES IDEALES

2.1 Consideraciones generales
Si se considera una mezcla de gases ideales cuyos constituyentes pueden ser
llamados de x, y , z, se tiene:
a) La temperatura de cada gas dentro de la mezcla es la misma y es igual a latemperatura de ésta.

Tx = Ty = Tz = Tm
b) La masa de la mezcla corresponde a la suma de las masas de cada gas.

mm = mx + my + mz
c) El número de kilomoles (kmol) es igual a la suma de los kilomoles de cada
gas.

nm = nx + ny + nz
d) Ningún constituyente de la mezcla es afectado por la presencia de los
demás. Esto significa que se puede aplicar la ecuación de estado a cada gas
componente, en...
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