Propiedas termodinamicas de los fluidos

Propiedades Termodinámicas De Los Fluidos

FUNCIONES DE CONVENIENCIA Y SUS RELACIONES DE PROPIEDAD

TRANSFORMACIONES DE LEGENDRE Y RELACIONES DE MAXWELL

* Un sistema termodinámico esta definido si se definen sus variables.
¿Cuántas variables son necesarias para definir un sistema termodinámico?

Al menos son 2 variables intensivas las que definen un sistema puro y homogéneo,es decir que exista en una sola fase.

La regla de las fases de Gibbs nos indica el número de variables independientes que debemos fijar para determinar el estado termodinámico,

Grados de libertad (df) = C – π + 2

Donde;

C = número de componentes
π = número de fases

La ecuación sólo es aplicable a cambios físicos, es decir donde exista un equilibrio físico.Ejemplos

Equilibrio liquido (l) & gas (g) de dos componentes, en este caso A y B.

Uso: destilación

Se trata de un sistema en 2 fases con 2 componentes

Componentes: 2
Fases: 2

Grados de libertad (df) = 2 – 2 + 2 = 2

Se requieren al menos 2 variables independientes para fijar el estado termodinámico del sistema.

Variables independientes que se pueden fijar o relacionar para unadestilación:

P con V, P con T, P con n, T con n.

Equilibrio vapor (gas) & liquido (agua) de un solo componente, en este caso agua.

Uso: punto de ebullición

Se trata de un sistema en 2 fases con 1 componente

Componentes: 1
Fases: 2

Grados de libertad (df) = 1 – 2 + 2 = 1

Se requieren al menos una variable independiente para fijar el estado termodinámico del sistema.Variable independiente que se puede fijar o relacionar para la determinación del punto de ebullición.

T = temperatura (de ebullición)
Para el caso del agua en tres fases se observa que:

Componentes: 1
Fases: 3

Grados de libertad (df) = 1 – 3 + 2 = 0

En este caso no se necesitan variables independientes por que el sistema ya esta en equilibrio termodinámico.

l vpunto triple del agua
* coexisten las tres fases

La regla de las fases menciona que la especificación de las propiedades intensivas de un sistema fija también los valores de las demás variables intensivas. Pero no las cuantifica.

Los valores numéricos de las propiedades son fundamentales para el cálculo de calor (Q) y trabajo(W) en los procesos industriales.

* Para un proceso a presión constante (p = Cte.) el calor (Q) es igual al cambio de entalpía (ΔH)

Q p = ΔH = los cambios de entalpía los encontramos determinados experimentalmente en tablas de vapores

* Si se definen 2 variables independientes las demás quedan definidas.

RELACIONES DE PROPIEDAD

[pic]......................Ec. (1) primera ley de latermodinámica
[pic].......................Ec. (2) segunda ley de la termodinámica

Despejando Q

[pic]

En términos infinitesimales obtenemos;

[pic]..........................Ec. (2-a)

Recordando que;

[pic]..........................Ec. (3) &
[pic].......................Ec. (4)

Sustituyendo en la Ec. (1)

[pic].......................Ec. (5)

[pic]en términos infinitesimaleses igual a [pic] que es Ec. (4), sustituyendo en Ec.(5), obtenemos:

[pic].......................Ec. (6)

Primera relación en base a la primera y segunda ley de la termodinámica.

FUNCIONES DE CONVENIENCIA Y SUS RELACIONES DE PROPIEDAD

Es enteramente posible expresar todas las relaciones termodinámicas en términos de propiedades fundamentales como son U, V, P, S, T, podemosciertas combinaciones de esas propiedades fundamentales que ocurren frecuentemente y que es ahora nuestra ventaja para definir estos grupos como nuevas funciones termodinámicas.
De aquí que estas funciones sean combinaciones de las propiedades de estado, ellas también pueden ser funciones de estado de sí mismas.
De aquí que estas propiedades no sean fundamentales para el estudio de...