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Ecuación de Estado de Gas Ideal

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by

Arneris Velazquez

on 23 May 2014

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Transcript of Ecuación de Estado de Gas Ideal

•Está constituido por partículas con masa muy pequeña, que no tienen volumen.

•Las partículas se hallan en movimiento caótico permanente.

•El choque de las partículas con las paredes del recipiente que las contiene, origina una presión.

•Los choques de las partículas son perfectamente elásticos, es decir no existe pérdida de energía por fricción.

•No existe atracción intermolecular.

Ecuación de Estado
de Gas
Ideal

La constante universal de los gases ideales puede expresarse de la siguiente manera
Ejemplo 1:
Un contenedor de 36metros3 se llena con 0.9kg de oxígeno, a una presión de 550kPa. ¿Cuál es la temperatura del oxígeno?
(M=16gramosMol)

Para una masa fija, las propiedades de un gas ideal en dos estados diferentes se relacionan entre si por medio de
Ejemplo 2:
La presión absoluta de un neumático de automóvil se mide como 305 kPa antes de un viaje, y 315 kPa después del viaje. Suponiendo que el volumen del neumático permanece constante y la temperatura del aire antes del viaje es de 25 °C, determine la temperatura del aire en el neumático después del viaje.

La capacidad que tiene la materia de disminuir su volumen cuando se aumenta la presión sobre ella manteniendo la temperatura constante, recibe el nombre de compresibilidad.
Efecto de Compresibilidad
Factor de Compresibilidad

El factor de compresibilidad, representado habitualmente como Z, es un parámetro que mide la desviación de un gas real respecto del comportamiento que tendría como gas ideal. 
El factor de compresibilidad
esta definido como:

El factor de compresibilidad es la unidad para los gases ideales.
Los gases se comportan de manera diferente a determinadas temperatura y presión.
Se comportan de manera muy parecida a temperaturas y presiones normalizadas respecto a sus temperaturas y presiones críticas.

Principio de estados correspondientes.
El factor Z para todos los gases es aproximadamente el mismo a iguales presión y temperatura reducidas, y se desvían del comportamiento de gas ideal en, más o menos, el mismo grado.


Comportamiento del gas ideal
1. A presiones muy bajas (PR <<1), los gases se comportan como un gas ideal sin considerar la temperatura.

2. A temperaturas altas (TR>2), es posible suponer con buena precisión el comportamiento de gas ideal, independientemente de la presión excepto cuando (PR >>1).

3. La desviación de un gas respecto al comportamiento de gas ideal es mayor cerca del punto crítico.


Carta de compresibilidad generalizada
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. Para esto es necesario definir otra propiedad reducida llamada volumen específico pseudorreducido VR como:

Ecuación de estado de
Benedict-Webb-Rubin
A partir de los datos experimentales obtenidos con hidrocarburos ligeros Benedict, Webb y Rubin formularon una ecuación de estado de 8 constantes.
En necesario tener ecuaciones que representen, con precisión y sin limitaciones, el comportamiento de P-v-T de las sustancias en regiones mas grandes.

Con este propósito analizaremos las siguientes ecuaciones…

Ecuación de estado de

Van der Waals
La ley de gas ideal  trata a las moléculas de un gas, como partículas puntuales con colisiones perfectamente elásticas. Esto funciona bien en muchas circunstancias experimentales, con gases diluidos. Pero las moléculas de gas no son masas puntuales, y hay circunstancias donde las propiedades de las moléculas, tienen un efecto medible experimentalmente.
Van der Waals intentó mejorar la ecuación de estado de gas ideal al incluir dos de los efectos no considerados en el modelo de gas ideal: las fuerzas de atracción intermoleculares y el volumen que ocupan las moléculas por sí mismas.

Ecuación de estado de

Beattie-Bridgeman
La ecuación de Beattie-Bridgeman, propuesta en 1928, es una ecuación de
estado basada en cinco constantes determinadas de forma experimental. Se
expresa como:
La ecuación de estado de una sustancia se puede expresar también en forma
de una serie, como:
Ecuación de estado

Virial
Los coeficientes a(T), b(T), c(T), etc., que son funciones únicamente de la temperatura, se llaman coeficientes viriales.
Haga la predicción de la presión del gas nitrógeno a T=175 K y v = 0.00375 m3/kg con base en:
a) la ecuación de gas ideal,
b) la ecuación de estado de Van der Waals,
c) la ecuación de estado de Beattie-Bridgeman y
d) la ecuación de estado de Benedict-Webb-Rubin. Compare los valores obtenidos
con el valor de 10 000 kPa, determinado en forma experimental.
La normalización se efectúa como:
Al llevar a cabo las derivadas (con respecto a P y v) y eliminar vcr, se obtienen las constantes a y b:

http://www.iesalandalus.com/joomla3/images/stories/FisicayQuimica/flash/fq3eso/mov_gas_tcm.swf
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