Practica uno quimica ind.

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

PRACTICA # 1
RELACIÓN ENTRE LAS CAPACIDADES CALORÍFICAS DE UN GAS

QUÍMICA INDUSTRIAL
2IV33
FECHA REALIZACIÓN 15/08/2013
FECHA DE ENTREGA 22/08/2013





Contenido


MAPA CONCEPTUAL (MARCO TEÓRICO)
1.- Termodinámica
2.- Proceso isobárico, isotérmico, adiabático, isométrico. Los apuntesdel de teoría
3.- Propiedades de los gases
4.- Página 3 y 4 del manual de química industrial

La termodinámica estudia las relaciones entre los fenómenos térmicos y los fenómenos mecánicos, es decir la transformación del calor en trabajo y viceversa.
La primera ley de la termodinámica, establece que la energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma; o que la variación de la energía enla energía interna (∆E) es la diferencia entre el calor (Q) y el trabajo (W) involucrados en un proceso.

Un gas puede modificar su volumen por cambios en la presión o en la temperatura, lo cual constituye un proceso, y para hacerlo es necesario que intercambie energía, a través de sus límites, en alguna de sus formas como energía térmica o calor, energía mecánica o trabajo, o energíaeléctrica.

La relación entre la presión y el volumen para todos los procesos termodinámicos se puede presentar en forma general por la ecuación:

En donde el valor de “n” caracteriza a un proceso especifico. Los procesos en los que el valor de n es arbitrario, reciben el nombre de “politrópicos”.
Proceso
Función
Valor de “n”
Aplicación de “n”
Isobárico
P = cte.
0
PV0 P = cte
Isotérmico
T =cte.
1
PV1 PV = cte
Adiabático
Q = 0
γ

Isométrico
V = cte.
∞
PV∞ V = cte

La magnitud γ es el exponente de los procesos adiabáticos, se calcula la relación (Cp/Cv) y su valor cambia en función del número de átomos presentes en la molécula de un gas.
En los procesos adiabáticos al no existir transferencia de calor, en la expansión de un gas hay una reducción de la energía interna,debido al trabajo realizado y como consecuencia, existe una disminución de la temperatura, generando un enfriamiento de los gases. En el caso de una compresión adiabática de los gases se calientan.
Para la expansión adiabática reversible de un gas, la disminución en el contenido de energía por el trabajo desarrollado se relaciona de acuerdo a la primera ley de la termodinámica expresada en formadiferencial:

Algunos valores teóricos de Cv y Cp para gases ideales diferentes se muestran en la siguiente tabla.
Tipo de gas
Ejemplo
Cv [cal / mol K]
Cp [cal / mol K]
γ
Monoatómico
Diatónico
Triatómico
He, Ne, Ar
H2, O2, N2, Cl2, aire

CO2, SO2, H2O
3
5
7
5
7
9
1.66
1.40
1.28
La capacidad calorífica a volumen constante, cv, es la razón de cambio de la energía internacon respecto a la temperatura, a volumen constante".
Para visualizar físicamente estas propiedades considérese energéticamente los siguientes sistemas y procesos:
a. Un sistema cerrado formado por una unidad de masa de una sustancia pura, al que se le suministra una cantidad de calor d'q1; a volumen constante.
Del balance energético para este sistema se sabe que:
Como el volumen es constante,no se realiza trabajo, d'w = 0 y la ecuación se reduce a:
Ecuación que dice que el suministro de energía al sistema, en forma de calor, aumenta su energía interna.
b. Considerando el mismo sistema de la parte a., pero realizando el calentamiento a presión constante.
Al suministrar una cantidad de calor, d'q2, el balance energético del proceso es:
por tanto:
Encontrándose que el flujo de caloraumenta la entalpía del sistema.
Con base en los análisis energéticos de los dos sistemas anteriores, las capacidades
Caloríficas, a presión y a volumen constante, pueden definirse como:
La cantidad de energía, en forma de calor, requerida para aumentar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado, ya sea a volumen o a presión constante".
La cantidad de calor añadida a...