UNIDAD III PROCESOS Y PROPIEDADES TERMODINÁMICAS. Propiedad, estado, proceso y ciclo de un sistema. Las propiedades de un sistema son las cantidades características de éste, como lo son: volúmen, masa, peso, presión, temperatura, densidad, forma, posición en el espacio, velocidad, energía, calor específico, color, sabor, olor, etc. Las propiedades podrán ser intensivas o extensivas. Laspropiedades intensivas son independientes de la masa o cantidad total del sistema como por ejemplo: color, sabor, olor, velocidad, densidad, temperatura, presión. Las propiedades extensivas por el contrario, son las que dependen de la cantidad total del sistema como: masa, peso, energía y volúmen. Se utilizará el término “específico” para indicar una propiedad intensiva y “total” para una propiedadextensiva. Un ejemplo de esto sería: energía específica se usa para describirla energía por unidad de masa de algún material; energía total se usa para indicar la energía en determinada cantidad de masa. El estado de un sistema se describe como una lista completa de sus propiedades. Sin embargo, en general supondremos que el sistema está formado por sustancias puras de una misma fase, o de mezclassimples de las 3 fases, gaseosa, líquida y sólida. Bajo estas condiciones, sólo se necesita conocer unas pocas propiedades como las siguientes: Tipo de sustancia (elemento o compuesto) Volúmen Peso o masa Presión Densidad o Volúmen específico Temperatura Energía La razón principal para describir el estado de un sistema es analizarlo como cantidad productora o consumidora de potencia. El proceso es uncambio de estado, que ocurre en varias formas; por ejemplo si cambiamos una o más de las propiedades del sistema como la energía, presión, temperatura o volúmen, habremos pasado por un proceso. Lo que tendremos que hacer será evaluar el estado inmediatamente antes y después de este cambio. El ciclo se describe como una combinación de 2 o más procesos que cuando se completan, regresan el sistema a suestado inicial; un sistema que funciona en un ciclo se llama dispositivo cíclico. No hay cambios de energía o de alguna propiedad durante un cíclo completo, sin embargo, puede haber adición o extracción de trabajo. 3.1 Ecuación de Estado de los Gases. Los gases perfectos son vapores que se visualizan como formados por átomos o moléculas que no se atráen entre sí de ninguna forma. También seespera que las moléculas de un gas perfecto sean tan pequeñas que no ocupen volúmen y que cuando choquen entre sí o con el recipiente que las contiene, reboten en forma perfecta sin efectuar trabajo irreversible alguno. No existe en realidad un vapor o gas que se comporte exáctamente de esta manera, sin embargo hay muchos materiales que parecen comportarse de una forma tal que para nuestros fines, esposible suponer que tienen un comportamiento de gas perfecto.
Física III Ing. Diana A. Ortega Castillo 1
Ley de los gases ideales. La presión de un gas sobre las paredes de un recipiente que lo contiene, el volúmen que ocupa, la temperatura a la que se encuentra y la cantidad de sustancia que contiene (número de moles) están relacionadas entre sí. La ecuación que las relaciona se conoce comoEcuación de Estado de los Gases Ideales y es: Donde: P = Presión del gas o vapor V = Volúmen del gas o vapor n = Número de moles (Kg.mol, b.mol, lbm.mol) T = Temperatura del gas o vapor (° o ° R K) Ru la constante universal de los gases, tiene un valor de 8.31 J/g.mol·° o 1544 K lbf·ft/lb.mol·° R La constante del gas y la constante universal de los gases se relacionan a través de la masa molecularPM, de la sustancia que se trate con la siguiente ecuación: R = Ru PM Es bastante difícil comprobar que un cierto material se comporta como un gas perfecto, pero debemos partir del hecho de que se asemejan mucho al aire y a la mayor parte de los gases ligeros. Es obvio que los líquidos, sólidos y los gases densos, como el vapor húmedo, no obedecen a la ley del gas perfecto. La manera más fácil…