GASES IDEALES Y SUSTANCIAS PURAS


Materia:
TERMODINAMICA


Unidad 2
GASES IDEALES Y SUSTANCIA PURA







Carrera:
Ingeniería mecánica.








INDICE
Unidad 2 Gases Ideales y sustancia Pura
2.1 La ecuación de estado de gas ideal……………………………..

2.2 Ley de Boyle, Ley de Charles y Ley de Gay-Lussac…………

2.3 Calores especificos, energía interna y entalpia de gases ideales………………………………………………………………………2.4 Procesos en gases ideales………………………………………….

2.5 Factor de compresibilidad…………………………………………

2.6 Otras ecuaciones de estado………………………………………

2.7 Sustancia pura……………………………………………………….

2.8 Fases de una sustancia pura………………………………………

2.9 Procesos, diagrama y cambios de fases…………………………

2.10 Tablas de propiedades termodinámicas de las sustancias puras……………………………………………………………………
Unidad2 Gases Ideales y sustancia Pura
2.1 La ecuación de estado de gas ideal
una ecuación de estado es una ecuación constitutiva para sistemas hidrostáticos que describe el estado de agregación de la materia como una relación matemática entre la temperatura, la presión, el volumen, la densidad, la energía interna y posiblemente otras funciones de estado asociadas con la materia.
Empíricamente, se observanuna serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en1834.

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación demomento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
La ecuación de estado
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:

Donde:
 = Presión
 = Volumen
 = Moles de Gas
 = Constanteuniversal de los gases ideales
 = Temperatura absoluta





Ecuación general de los gases ideales
Partiendo de la ecuación de estado:

Tenemos que:

Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados del mismo gas, 1 y 2:

Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamenteproporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.


Formas alternativas
Como la cantidad de sustancia podría ser dada en masa en lugar de moles, a veces es útil una forma alternativa de la ley del gas ideal. El número de moles (n) es igual a la masa (m) dividido por la masa molar (M):

y sustituyendo , obtenemos:

donde:

Esta forma de la ley del gasideal es muy útil porque se vincula la presión, la densidad ρ = m/ V, y la temperatura en una fórmula única, independiente de la cantidad del gas considerado.
En mecánica estadística las ecuaciones moleculares siguientes se derivan de los principios básicos:

Aquí k es el constante de Boltzmann y N es el número actual de moléculas, a diferencia de la otra fórmula, que utiliza n, el número demoles. Esta relación implica que Nk = nR, y la coherencia de este resultado con el experimento es una buena comprobación en los principios de la mecánica estadística.
Desde aquí podemos observar que para que una masa de la partícula promedio de μ veces la constante de masa atómica m U (es decir, la masa es μ U)

y desde ρ = m/ V, nos encontramos con que la ley del gas ideal puede escribirse como:Masa molar
La relación entre masa y moles viene dada por la masa Molar, M. Se define como M=m/n, y por lo tanto sus unidades Son [M]=[m]/[n]=g/mol La masa molar de un elemento me la tienen que dar (en realidad se calcula multiplicando el peso atómico del elemento por la constante de masa molar, que es 1 g/mol).
Ejemplo, la masa molar del H es 1.007 g/mol.

La masa molar de una molécula...