Guía Temática N° 3 - UTN - Universidad Tecnológica Nacional
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL TERMODINÁMICA FACULTAD REGIONAL MENDOZA GUÍA DE ESTUDIO - TEMA III - - GASES IDEALES, GASES REALES, MEZCLAS - EL GAS IDEAL O PERFECTO : El objetivo que persigo con esta guía es lograr que: Haciendo uso de la abundante y accesible bibliografía que existe sobre el tema, el estudiante responda a esta serie de interrogantes y en aquellos casos que tenga dificultad consulte con el docente. Cuál es la conveniencia de la postulación del gas ideal o perfecto? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Cómo surge su postulación y cómo se define?............................................. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Qué leyes se enuncian a partir de su postulación?....................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Expréselas matemáticamente....................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Bajo qué condiciones se cumplen? .............................................................. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... La combinación adecuada de estas leyes, nos proporciona una relación entre las propiedades termodinámicas que definen el estado de equilibrio de un sistema constituido por una cierta D:\430952255.doc 1 Autor: Ing. Héctor Valent 27/12/1998 12:15:00 masa de un gas ideal, o uno real que se comporta como aquel, cuya expresión es la: ECUACIÓN DE ESTADO PARA LOS GASES IDEALES ....................................................................................................................... y en la que cada factor representa : Propiedad qué representa? Unidades en el SI .... = ............................................. [.........] .... = ............................................. [.........] .... = ............................................. [.........] .... = ............................................. [.........] .... = ............................................. [.........] Escriba otras formas de la ecuación anterior que se derivan de ella y que son de frecuente uso en termodinámica, el cual depende de los datos que se dispone. Explique, en cada caso, el significado y unidades de los factores que intervienen. El análisis de cualquiera de estas expresiones nos permite observar que son funciones del tipo F(x,y,z) = 0 en la que x ; y ; z son variables termodinámicas ( propiedades del sistema ), en este caso p ; v , T que son las más convenientes para describir el estado de un gas. Es obvio que si representamos gráficamente, los estados del gas ideal que resulten de asignarles valores a las propiedades, en una terna de ejes coordenados Cartesianos, los infinitos estados posibles que satisfacen a la ecuación darán lugar a una: SUPERFICIE DE ESTADO PARA EL GAS IDEAL : D:\430952255.doc 2 Autor: Ing. Héctor Valent 27/12/1998 12:15:00 Es muy frecuente que cuando, en determinado proceso, se usa un gas, éste puede no ser un gas puro y sí una mezcla de varios gases puros. En este caso es necesario saber si la mezcla de gases podrá comportarse como un gas ideal, si satisface a las leyes enunciadas para éstos, si pueden conocerse las propiedades de la mezcla conociendo las de los componentes, si deben enunciarse nuevas leyes ( que surgen de la observación del comportamiento de la mezcla ), etc.. Con la bibliografía respuesta a estos interrogantes y a otros: recomendada podrá darle ¿Cuales son las leyes básicas para el tratamiento de una mezcla de gases, que se comportan como ideales y élla a su vez también lo hace?. Enúncielas: ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... Según el esquema anterior y las leyes enunciadas determinar: V1 = V2 = V3 = Cuál sería la presión y temperatura leídas en un manómetro y un termómetro instalados en el recipiente, si los tabiques no existen? D:\430952255.doc 3 Autor: Ing. Héctor Valent 27/12/1998 12:15:00 ¿A qué se llama presión parcial de un componente en una mezcla de gases? ¿Qué entendemos por volumen parcial de un componente en una mezcla de gases? ¿Cómo puede conocerse la constante particular o termodinámica de una mezcla de gases en función de las correspondientes a los componentes? ¿Cuál es el valor de la masa molar de una mezcla, conocidos los componentes? Para determinar el estado de un sistema constituido por una mezcla de gases, que se comporta como gas ideal, además de la presión, el volumen y la temperatura es necesario conocer...................................... ¿De cuántas formas puede darse la composición de una mezcla de gases? ¿Qué relación existe entre ellas? GASES REALES Tal como se dijo el gas ideal es una hipótesis y por ende no existe en la naturaleza, sin embargo, hemos visto que los gases reales en determinadas condiciones de presión y temperatura se comportan muy aproximadamente como ideal. Dado que no siempre es así se hace necesario determinar en qué medida los gases reales se apartan del comportamiento ideal y cuáles son las leyes que regulan su comportamiento. ¿Quién intentó explicar por primera vez por qué la ecuación general de estado para el gas ideal, no reflejaba el comportamiento de los gases reales?........................................................................................................... ¿Bajo qué consideraciones obtuvo la primera ecuación de estado para el gas real? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ¿Cuál es su expresión?................................................................................. ....................................................................................................................... Indique el significado de cada factor con sus correspondientes unidades: ....................................................................................................................... D:\430952255.doc 4 Autor: Ing. Héctor Valent 27/12/1998 12:15:00 ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ¿Cómo se definen los parámetros reducidos y cuál es su significado? ¿Cuál es la consecuencia inmediata de la introducción de los parámetros reducidos? ¿Qué entiende por Ley de los estados correspondientes y cuál es su importancia? ¿Qué otras ecuaciones de estado para gases reales puede mencionar? Escriba dos de las más usadas indicando el significado de cada uno de los factores y el ámbito de aplicación de las mismas. ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ¿Qué ecuación de uso menos engorroso se adopta para predecir el comportamiento de los gases reales?........................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ¿Cómo obtiene los valores del factor de compresibilidad? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ¿Es aplicable a las mezclas de gases reales la ecuación de GOU - YEN SU? ¿De qué manera?.......................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ¿Tiene una mezcla de gases reales un punto crítico? ................................. ¿Qué son parámetros pseudoreducidos? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... D:\430952255.doc 5 Autor: Ing. Héctor Valent 27/12/1998 12:15:00 ....................................................................................................................... ¿Cuál es su significado?............................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... D:\430952255.doc 6 Autor: Ing. Héctor Valent 27/12/1998 12:15:00
