Termodinamica practica num 5

Objetivo

Construir los diagramas P-T y P-V del agua. Calcular el factor de compresibilidad “Z” a partir de: datos obtenidos con el equipo Ramsay-Young, estimación por correlaciones e información bibliográfica. Realizando un análisis comparativo de meteoros en función de los valores bibliográficos.

Introducción Teórica

SUSTANCIAS PURAS
Se considera una sustancia pura aquella que mantienela misma composición química en todos los estados. Una sustancia pura puede estar conformada por mas de un elemento químico ya que lo importante es la homogeneidad de la sustancia. El aire se considera como una sustancia pura mientras se mantenga en su estado gaseoso, ya que el aire está conformado por diversos elementos que tienen diferentes temperaturas de condensación a una presión específicapor lo cual al estar en estado líquido cambia la composición respecto a la del aire gaseoso.
Ejemplos de sustancias puras son: el agua, el nitrógeno, el helio y el dióxido de carbono.
Nota: recordar que es incorrecto hablar de estado sólido, líquido y gaseoso. Esas son "fases" de una sustancia. Podemos tener infinitos "estados" en una sustancia con el solo hecho de variar las propiedadesintensivas independientes que lo determinan.
Conclusión: si una sustancia está como hielo está en "fase" sólida. Si una sustancia está a presión atmosférica, digamos agua, a una temperatura de -15ºC, tendremos que está en un estado 1, y si aumentamos la temperatura hasta -10ºC, aún a presión atmosférica, tendremos un estado 2 diferente al estado 1, y tendremos dos estados distintos para la misma fase yaque en ambos casos la sustancia se mantuvo como hielo, es decir, en fase sólida.
PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS  
LIQUIDO COMPRIMIDO O LIQUIDO SUBENFRIADO
En una sustancia pura significa que está en estado líquido y que no está a punto de evaporarse sino que le falta una adición de calor o un cambio negativo en la presión para hacerlo.
Si hablamos de líquido subenfriado entendemos que lasustancia está como líquida a una temperatura menor que la temperatura de saturación ( T < Tsat) para una presión determinada.
Si hablamos de líquido comprimido entendemos que la sustancia está como líquida a una presión mayor que la presión de saturación (P > Psat) a una temperatura determinada.
LIQUIDO SATURADO
Es aquel que está a punto de evaporarse. Es importante notar que cuando unasustancia pura está como líquido saturado ésta se halla totalmente en ese estado, como líquido, nada de vapor ya que está a punto de comenzar a crearse a partir del agua líquida saturada.

•  Ley de los estados correspondientes

Las reglas de las fases indican que la presión, volúmenes específicos y temperatura de un fluido de composición constante están interrelacionados y no se necesitaninguna otra información acerca de las propiedades de fluido para determinar una variable si se conoce las otras dos. Esto es una función matemática:

F(P,V,T)x=0

Que indica que si se conocen dos de tres propiedades P – V – T, entonces la tercera solo puede tener un valor: v = F(P,T)=0.

Las expresiones mencionadas anteriormente, pueden ser muy complicadas de usar como en el caso de la ecuaciónvirial de Benedict o demasiado simple como la ecuación del gas ideal pues no implica el uso de constantes específico para el gas considerado.

Sin embargo, muchos investigadores han propuesto que si se pudiera eliminar las constantes específicas de las ecuaciones de estado esto daría como resultado una ecuación de uso más general y aplicable a muchos compuestos de estructura y composiciónquímica semejante.

Esto se logra escribiendo las ecuaciones de estado en función de parámetros P-V-T reducidos en lugar de las cantidades absolutas.

Una de las consecuencias más notables de esta ecuación fue indicada por JD van der Waals en 1881. Si la presión, volumen y temperatura de un gas se expresan en función de la presión y temperatura, o sea:

La ecuación de van der Waals resulta:

Y...