Prepa
Páginas: 7 (1712 palabras)
Publicado: 5 de diciembre de 2012
Universidad Tecnológica de Morelia.
Térmica.
“Gases Ideales, Primera y segunda ley de la Termodinámica.”
Miguel Barragán Bueno.
Roberto Cabrer Torres.
07.02.12
Gas ideal.
Gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. Este concepto es útil porque la mayoría de los gases se comportan según la ley de losgases ideales, una ecuación de estado simplificada, que puede ser analizada mediante la mecánica estadística.
En condiciones normales de presión y temperatura, la mayoría de los gases reales se comportan en forma cualitativa como un gas ideal. Gases tales como el aire, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, gases nobles, y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono pueden ser tratados comogases ideales dentro de una tolerancia razonable. Generalmente, el apartamiento de las condiciones de gas ideal tiende a ser menor a mayores temperaturas y a menor densidad (o sea a menor presión), ya que el trabajo realizado por las fuerzas intermoleculares es menos importante comparado con energía cinética de las partículas, y el tamaño de las moléculas es menos importante comparado con el espaciovacío entre ellas.
El modelo de gas ideal tiende a fallar a temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el tamaño intermolecular es importante. También por lo general, el modelo de gas ideal no es apropiado para la mayoría de los gases pesados, tales como vapor de agua o ciertos fluidos refrigerantes. A ciertas temperaturas bajas y a alta presión, los gasesreales sufren una transición de fase, tales como a un líquido o a un sólido. El modelo de un gas ideal, sin embargo, no describe o permite las transiciones de fase.
Tipos de gases ideales
Existen tres clases básicas de gas ideal:
* Gas ideal de Maxwell-Boltzmann,
* Gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones
* Gas ideal cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.
El gasideal clásico puede ser clasificado en dos tipos: el gas ideal termodinámico clásico y el gas ideal cuántico de Boltzmann. Ambos son esencialmente el mismo, excepto que el gas ideal termodinámico está basado en la mecánica estadística clásica, y ciertos parámetros termodinámicos tales como la entropía son especificados a menos de una constante aditiva. El gas ideal cuántico de Boltzmann salva estalimitación al tomar el límite del gas cuántico de Bose gas y el gas cuántico de Fermi gas a altas temperaturas para especificar las constantes aditivas. El comportamiento de un gas cuántico de Boltzmann es el mismo que el de un gas ideal clásico excepto en cuanto a la especificación de estas constantes. Los resultados del gas cuántico de Boltzmann son utilizados en varios casos incluidos la ecuaciónde Sackur-Tetrode de la entropía de un gas ideal y la ecuación de ionización de Saha para un plasma ionizado debil.
Gas ideal termodinámico clásico.
Las propiedades termodinámicas de un gas ideal pueden ser descriptas por dos ecuaciones:
La ecuación de estado de un gas ideal clásico que es la ley de los gases ideales
y la energía interna a volumen constante de un gas ideal que quedadeterminada por la expresión:
Donde:
P es la presión
V es el volumen
n es la cantidad de sustancia de un gas (en moles)
R es la constante de los gases (8.314 J·K−1mol-1)
T es la temperatura absoluta
U is the energía interna
es el calor específico adimensional a volumen constante, ≈ 3/2 para un gas monoatómico, 5/2 para un gas diatómico y 3 para moléculas más complejas.
La cantidad de gasen J·K−1 es nR = NkB donde
N es el número de partículas de gas
kB es la constante de Boltzmann (1.381×10−23J·K−1).
La distribución de probabilidad de las partículas por velocidad o energía queda determinada por la distribución de Boltzmann.
[editar]
Calor específico
El calor específico a volumen constante de nR = 1 J·K−1 de todo gas, inclusive el gas ideal es:
Este es un calor...
Térmica.
“Gases Ideales, Primera y segunda ley de la Termodinámica.”
Miguel Barragán Bueno.
Roberto Cabrer Torres.
07.02.12
Gas ideal.
Gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. Este concepto es útil porque la mayoría de los gases se comportan según la ley de losgases ideales, una ecuación de estado simplificada, que puede ser analizada mediante la mecánica estadística.
En condiciones normales de presión y temperatura, la mayoría de los gases reales se comportan en forma cualitativa como un gas ideal. Gases tales como el aire, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, gases nobles, y algunos gases pesados tales como el dióxido de carbono pueden ser tratados comogases ideales dentro de una tolerancia razonable. Generalmente, el apartamiento de las condiciones de gas ideal tiende a ser menor a mayores temperaturas y a menor densidad (o sea a menor presión), ya que el trabajo realizado por las fuerzas intermoleculares es menos importante comparado con energía cinética de las partículas, y el tamaño de las moléculas es menos importante comparado con el espaciovacío entre ellas.
El modelo de gas ideal tiende a fallar a temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el tamaño intermolecular es importante. También por lo general, el modelo de gas ideal no es apropiado para la mayoría de los gases pesados, tales como vapor de agua o ciertos fluidos refrigerantes. A ciertas temperaturas bajas y a alta presión, los gasesreales sufren una transición de fase, tales como a un líquido o a un sólido. El modelo de un gas ideal, sin embargo, no describe o permite las transiciones de fase.
Tipos de gases ideales
Existen tres clases básicas de gas ideal:
* Gas ideal de Maxwell-Boltzmann,
* Gas ideal cuántico de Bose, compuesto de bosones
* Gas ideal cuántico de Fermi, compuesto de fermiones.
El gasideal clásico puede ser clasificado en dos tipos: el gas ideal termodinámico clásico y el gas ideal cuántico de Boltzmann. Ambos son esencialmente el mismo, excepto que el gas ideal termodinámico está basado en la mecánica estadística clásica, y ciertos parámetros termodinámicos tales como la entropía son especificados a menos de una constante aditiva. El gas ideal cuántico de Boltzmann salva estalimitación al tomar el límite del gas cuántico de Bose gas y el gas cuántico de Fermi gas a altas temperaturas para especificar las constantes aditivas. El comportamiento de un gas cuántico de Boltzmann es el mismo que el de un gas ideal clásico excepto en cuanto a la especificación de estas constantes. Los resultados del gas cuántico de Boltzmann son utilizados en varios casos incluidos la ecuaciónde Sackur-Tetrode de la entropía de un gas ideal y la ecuación de ionización de Saha para un plasma ionizado debil.
Gas ideal termodinámico clásico.
Las propiedades termodinámicas de un gas ideal pueden ser descriptas por dos ecuaciones:
La ecuación de estado de un gas ideal clásico que es la ley de los gases ideales
y la energía interna a volumen constante de un gas ideal que quedadeterminada por la expresión:
Donde:
P es la presión
V es el volumen
n es la cantidad de sustancia de un gas (en moles)
R es la constante de los gases (8.314 J·K−1mol-1)
T es la temperatura absoluta
U is the energía interna
es el calor específico adimensional a volumen constante, ≈ 3/2 para un gas monoatómico, 5/2 para un gas diatómico y 3 para moléculas más complejas.
La cantidad de gasen J·K−1 es nR = NkB donde
N es el número de partículas de gas
kB es la constante de Boltzmann (1.381×10−23J·K−1).
La distribución de probabilidad de las partículas por velocidad o energía queda determinada por la distribución de Boltzmann.
[editar]
Calor específico
El calor específico a volumen constante de nR = 1 J·K−1 de todo gas, inclusive el gas ideal es:
Este es un calor...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.