TÉRMICAS I GASES IDEALES – Taller 2 Edgar Torres Barahona Objetivo. Aplicar el concepto de factor de compresibilidad y las ecuaciones de estado a la obtención de propiedades termodinámicas de un gas Resultados de aprendizaje. El estudiante: Aplica las ecuaciones de estado para evaluar las propiedades termodinámicas de un gas. Actividades 1. Analizar la siguiente información FACTOR DE COMPRESIBILIDAD (Tomado del texto de Cengel) Cuando se tienen 𝑃 y 𝑣 o 𝑇 y 𝑣 en lugar de 𝑃 y 𝑇, es posible utilizar la carta de compresibilidad generalizada incluso para determinar la tercera propiedad, pero se requeriría el tedioso procedimiento de prueba y error. Por lo tanto, es necesario definir otra propiedad reducida llamada volumen específico pseudorreducido 𝑣𝑅 como 𝑣𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑣𝑅 = 𝑇 𝑅 ( 𝑐⁄𝑃 ) 𝑐 Observe que 𝑣𝑅 se define de modo diferente que 𝑃𝑅 y 𝑇𝑅 , y que se relaciona con 𝑇𝑐 y 𝑃𝑐 en lugar de 𝑣𝑐 . Las líneas de 𝑣𝑅 constante se agregan también a la carta de compresibilidad, lo cual permite determinar T o P sin tener que recurrir a repetidas iteraciones. OTRAS ECUACIONES DE ESTADO Para mejorar la ecuación de estado de gas ideal se han incluido de los efectos no considerados en el modelo de gas ideal, como los efectos intermoleculares y el volumen ocupado por las mismas moléculas. Para ello, iniciando por Van der Waals se han propuesto modelos como los presentados a continuación. • Ecuación de estado de Van der Waals • Ecuación de estado de Beattie-Bridgeman Donde • Ecuación de estado de Benedict-Webb-Rubin • Ecuación de estado virial 1. Desarrollar los siguientes puntos 1. Establezca la forma como se puede acceder a las constantes de cada uno de los modelos matemáticos anteriores. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. Qué ventajas tiene un modelo frente a los otros _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3. ¿Qué masa de nitrógeno está contenida en un recipiente de 10 pie 3 a una presión de 840 atm y a 820 °R? Realice el cálculo usando (a) la ecuación de gas ideal, (b) el factor de compresibilidad, (e) la ecuación de van der Waals, (d) la ecuación de Beattie-Bridgeman. _______________________________________________________________ 4. Se calienta metano, que estaba a 8 MPa y 300 K, a presión constante, hasta que su volumen aumenta en un 50 por ciento. Determine la temperatura final, usando la ecuación del gas ideal y el factor de compresibilidad. ¿Cuál de estos dos resultados es el más exacto? _______________________________________________________________ 5. El nitrógeno a 150 K tiene un volumen específico de 0.041884 m3/kg. Determine la presión del nitrógeno usando a) la ecuación del gas ideal y b) la ecuación de Beattie-Bridgeman. Compare sus resultados con el valor experimental de 1 000 kPa. _______________________________________________________________