Temperatura De Combustion Adiabática

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y DE RECURSOS NATURTALES

2012
TEMPERATURA DE COMBUSTIÓN ADIABÁTICA
TERMODINÁMICA APLICADA
INTEGRANTES: RUIZ LAY, GAVY TRUENQUE SÁENZ, LADYTEMPERATURA DE COMBUSTION ADIABATICA

1. FUNDAMENTO TEORICO
1.1 Proceso Adiabático
En termodinámica se designa como proceso adiabático a aquél en el cual el sistema (generalmente, un fluido que realiza un trabajo) no intercambia calor con su entorno. Un proceso adiabático que es además reversible se conoce como proceso isoentrópico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la máximatransferencia de calor, causando que la temperatura permanezca constante, se denomina proceso isotérmico.
El término adiabático hace referencia a elementos que impiden la transferencia de calor con el entorno. Una pared aislada se aproxima bastante a un límite adiabático. Otro ejemplo es la temperatura adiabática de llama, que es la temperatura que podría alcanzar una llama si no hubiera pérdida de calorhacia el entorno. En climatización los procesos de humectación (aporte de vapor de agua) son adiabáticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.
El calentamiento y enfriamiento adiabático son procesos que comúnmente ocurren debido al cambio en la presión de un gas. Esto puede ser cuantificado usando la ley de los gasesideales.

Gráfico de un proceso adiabático en función de p y V.

FORMULACION MATEMATICA

Durante un proceso adiabático, la energía interna del fluido que realiza el trabajo debe necesariamente decrecer.

Esquema de una expansión adiabática.
La ecuación matemática que describe un proceso adiabático en un gas es:

Donde: P es la presión del gas, V su volumen y

El coeficienteadiabático, siendo el calor específico molar a presión constante y el calor específico molar a volumen constante. Para un gas monoatómico ideal, . Para un gas diatómico (como el nitrógeno o el oxígeno, los principales componentes del aire)

Derivación de la fórmula
La definición de un proceso adiabático es que la transferencia de calor del sistema es cero,.
Por lo que de acuerdo con elPrimer Principiode la Termodinámica,

Donde:
U = Energía interna del sistema.
W = Trabajo realizado por el sistema. Cualquier trabajo (W) realizado debe ser realizado a expensas de la energía U, mientras que no haya sido suministrado calor Q desde el exterior.
El trabajo W realizado por el sistema se define como:

Sin embargo, P no permanece constante durante el proceso adiabático sino que por elcontrario cambia junto con V.
Deseamos conocer cómo los valores de y se relacionan entre sí durante el proceso adiabático. Para ello asumiremos que el sistema es un gas monoatómico, por lo que:

Donde:
R= Constante Universal de los Gases.

Dado y entonces y

Ahora sustituyendo las ecuaciones (2) y (3) en la ecuación (1) obtenemos:

Simplificando:

Dividiendo ambos lados de la igualdad entre PVAplicando las normas del cálculo diferencial obtenemos que:

Que se puede expresar como:

Para ciertas constantes y del estado inicial.
Entonces:

Elevando al exponente ambos lados de la igualdad:

Eliminando el signo menos:

Por lo tanto:

y

(1)
1.2 BALANCE DE ENERGÍA EN PROCESOS DE COMBUSTIÓN
El balance de energía de la reacción de combustión tiene por objeto ladeterminación del calor de reacción. La reacción de combustión es exotérmica, es decir, desprende calor. Este calor desprendido es el calor de reacción, que depende no sólo de las sustancias reaccionantes, combustible y aire u oxígeno, sino también de sus estados. Este calor de reacción se expresa de diversas formas:
, cantidad total de calor, en J, kJ o MJ.
, cantidad de calor por unidad de...