Cap 7 Gases Ideales 19 mayo 2013

Termodinámica para ingenieros

Cap. 7

Gases Ideales

INTRODUCCIÓN
En este Capítulo conoceremos todo acerca de los gases y su comportamiento en los
procesos cotidianos e industriales, empezaremos estudiando los gases ideales para luego
entrar en los gases reales.
Posteriormente estudiaremos los procesos más comunes en las máquinas que usan gases
(compresores, ventiladores, aire acondicionado,motores, aviones, etc) al conocer un
proceso politrópico con todas sus variantes.

Cuando se trabaja con gases solamente usaremos las formulas y no las Tablas de Vapor

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Gases

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PROCESOS POLITROPICOS

Gases

PV n = Cte



los gases ideales no existen

7.1 GASES IDEALES
Sustancia pura en estados tales que no existe interacción entre sus moléculasy se comportan de forma
diferente que las sustancias puras (sólido, líquido, vapor) pero se mantienen en equilibrio con su fórmula p v = R T.
Son aquellas que cumplen rigurosamente un conjunto de leyes experimentales dadas por Boyle y Mariotte
y por Charles y Gay-Lusac. Las magnitudes que relacionan estas leyes son la Presión, Temperatura y
Volumen.
solo trabajaremos con estas
3 propiedades :P,v,T

GAS IDEAL ( o gas perfecto): Cuando las moléculas están tan apartadas unas de otras que los
movimientos de una no influyen en la de las otras.

R : constante para cada gas. La encontramos tabulada en la Tabla A.8 (pág 6)
Constante Universal de los Gases:

Esta será una plantilla que usaremos
en todos los procesos, aprendamos a
conocerla

M = Tabla A. 7 ó A.8 = kg/kmol

si solo conocemos elpeso
molecular M,
podemos obtener el R de cada
gas con
R/M

Cuánto vale la temperatura en °C para
el aire si la presión es
de 2 bar y tiene un
volumen especifico
de 0,2 m3/kg ?

Ejemplo : Calcular el R del aire
de la Tabla A.8 M = 28.97 kg/kmol
Rgas = 8.314/28.97 = 0.287 kJ/kg K

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ISOTERMICO

7. 2 Ley de Boyle yMariote
Boyle y Mariote estudiaron independientementelos efectos de la presión sobre una muestra de gas en un aparato como el que se muestra a
continuación.
Al añadir mercurio en la columna abierta el volumen
del gas disminuye (V’ < V).
El valor de la Presión se obtiene sumando a la presión
atmosférica (P0), la presión debida a la columna de
mercurio (PHg)
Supongamos que 1 y 2 representan valoresdistintos de Presión y Volumen para el gas que sufre un proceso:
ISOTÉRMICO ( T = T1 = T2 = cte.)
En estas condiciones se verifica que:
Si la temperatura se mantiene constante, la presión de
un gas y su volumen son inversamente proporcionales.

Es decir:

La ley es fácil de interpretar a partir de la teoría cinética: si el volumen del gas se reduce a la mitad, el
número de choques contra lasparedes será el doble y la presión se duplicará, porque la velocidad de las
moléculas no ha cambiado al ser constante la temperatura.

de esta Tabla
obtenemos los
valores de R particulares
para cada gas

12

Al representar P frente a V se obtiene una
familia de curvas (hipérbolas), cada una de las
cuales corresponde a una temperatura distinta.

OTRAS LEYES IMPORTANTES
Se han propuesto otras relacionesentre P, v y T para los gases, tales como las ecuaciones
de :




van der Waals
Benedict Webb Rubin
Beattie Bridgeman

He aquí algunos
valores del experimento
p

V

pV

1.1
1.7
2.2
2.6

40
26
20
17

44
44
44
44

Si p = 3 cuánto valdría
V?

pero trabajaremos con la ley del gas ideal, puesto que es la más sencilla, conduce a toda
clase de consecuencias precisas y porque se aproxima bastante atodos los gases reales

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ISOBARICO

7.3 Ley de Charles y Gay Lussac:

ISOCORICO

7.4 Ley de Presiones:

En esta ocasión el gas realiza un proceso: ISOBARICO (P1 = P2 = P = cte.)
Cuando la presión se mantiene constante, el volumen de un gas y su temperatura absoluta son directamente proporcionales.
Si el volumen...