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7/24/2019 Preguntas Final Termo Archivo nico

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TERMODINAMICAALGUNAS PREGUNTAS PARA IR PENSANDO

GASES IDEALES

1) Como definiras a un as idea!"A !os ases #ue $um%!en $on !a !e&es de Ga&'Lussa$ & (o&!e & Marioe*Un gas real, se encontrar en condiciones de gas PERFECTO, y cumplir consuficiente aproximacin con las leyes citadas, cuando se encuentre en unestado alejado de los correspondientes al euili!rio l"uido#$apor%Un gas real a muy alta temperatura tam!i&ncumplir con las condiciones degas ideal, a presiones ms altas%

Le& de (o&!e & Marioe'i la temperatura es constante,las presiones en diferentes estados sernin$ersamente proporcionales a los $ol(menes ue ocupe la masa de gas%$)#$* + p*#p)

Le& de Ga&'Lussa$'i una masa de gas se mantiene a presin constante, los $ol(menes ue ocuparsern proporcionales a las temperaturasa ue se encuentre, determinadas en laescala del termmetro de gas%-#$. + t-#t.

+) En #ue $onsise !a e,%erien$ia de -ou!e %ara ases idea!es & #ue$on$!usiones se des%renden de e!!a"/a energ"a interna de los gases perfectos es slo funcin de la temperatura%'e dispone de dos recipientes ue pueden comunicarse mediante la aperturade una $l$ula%

0nicialmente, con la $l$ula cerrada, se coloca en uno de ellos una cierta masade gas ue se encontrar sometida a p), T) y )%En el segundo recipiente, tenemos $ac"o%'e sumergen am!os recipientes en el agua de un calor"metro% Como lasparedes 1O son adia!ticas, el agua del calor"metro estar a igual temperaturaue el gas y si as" no fuera se producir un intercam!io de calor entre el aguadel calor"metro y el gas, 2asta alcan3ar el euili!ro t&rmico%'i se coloca un termmetro en el agua del calor"metro &ste indicar latemperatura T)%'e procede a a!rir la $l$ula de comunicacin%El gas se expandir pasando a ocupar todo el $olumen% 4l mismo tiempo lapresin disminuir%

'i el gas es perfecto, 'E ER5 E1 E/ TER676ETRO, 8UE 1O 94:R54R04;O 'U 01;0C4C071 ;E TE6PER4TUR4% Esto significar ue no 2a!r2a!ido $ariacin en la temperatura del gas y ue no se produjo transferenciade calor entre el agua del el calor"metro y el gas%


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.) En #ue $onsise !a e,%erien$ia de -ou!e'T/om%son %ara ases idea!es ue $on$!usiones se des%renden de e!!a"

'upongamos, como o!ser$amos en la figura, ue el gas fluye por un tu!o2ori3ontal, aislado adia!ticamente, ue contiene un o!stculo% 4 un lado delo!stculo se mantiene la presin mayor P), constante mediante una !om!a, yal otro lado una presin menor P*% Esta presin P*en muc2os casos puedeser la presin del medio exterior, por ejemplo la presin atmosf&rica%/as temperaturas a las presiones P)y P*son respecti$amente T)y T*%4plicando la ecuacin del Primer Principio para sistemas a!iertos, ue ya$imos en el tema anterior% Como el tu!o es 2ori3ontal 2)2*% 4dems, por estar el

sistema aislado adia!ticamente,8 + >% Por (ltimo, no 2ay tra!ajo de circulacin, ?c+ *En consecuencia resulta ue U)

@ P)

% $)

+ U*

@ P*

% $*

y por definicin deentalp"a< 9)+ 9*%Este resultado nos indica ue el $alor de la entalp"a es el mismo antes ydespu&s del proceso de estrangulamiento% 'in em!argo como el proceso esirre$ersi!le, y por consiguiente no se conocen los estados intermedios, no sepuede decir ue la transformacin se realice a entalp"a constante% Es entoncescon$eniente aclarar ue el proceso de AouleBT2omson no es unatransformacin isoentlpica, entendi&ndose por transformacin isoentlpica ellugar geom&trico de todos los puntos ue representan estados de euili!rioDde la misma entalp"a% 1o o!stante, como la entalp"a es una funcin de estado,en un proceso de estrangulamiento entre dos estados, se cumple ue 9 + > ysi la transformacin es elemental, d9 + >%

0) ue esa2!e$en !as !e&es de Da!on & Amaa"/ey de ;alton PRESI3N PARCIAL4En una me3cla de gases, la presin totalue soporta la me3cla es igual a la suma de las presiones parcialescorrespondientes a cada componente%Entendi&ndose por presin parcialauella a ue estar"a sometido cada componente si estu$iera slo ocupando el$olumen de la me3cla y a la misma temperatura a ue ella se encuentre%

/ey de 4magat 5OLUMEN PARCIAL< En una me3cla de gases, el $olumen

total ue la me3cla ocupa es igual a la suma de los $ol(menes parcialescorrespondientes a cada componente% Entendi&ndose por $olumen parcial elue ocupar"a cada componente de la me3cla encontrndose slo sometido a la


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presin total ue existe en la me3cla y a la misma temperatura ue reina enella%

GASES REALES

El $erdadero comportamiento de los gases reales, para muc2os estados se aleja!astante del ue expresan las leyes de los gases perfectos% 'i en estos casos seaplican las ecuaciones de gases perfectos, los resultados se alejarn !astante de los$alores experimentales%Es decir, existen estados para los ue un gas real es 65' compresi!le ue un gasperfecto% otros, en ue el gas es 6E1O' compresi!le ue el gas perfecto%

B )G consideracin de ;?, $olumen en la ecuacin de estado< considera uede!er"a ser el $olumen disponi!le para el mo$imiento de las mol&culas% Comolas mol&culas tienen un cierto $olumen propio, el disponi!le para eldespla3amiento es menor ue el del recipiente%P%H$B!I+R%T

!+ co$olumen H$olumen de las mol&culasIB *G consideracin de ;?, admite ue entre las mol&culas de gas se ejercernfuer3as de atraccin o repulsin ue sern proporcionales al producto de lasmasas e in$ersamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre ellas%

/as fuer3as de an der ?aals, entre las mol&culas sern de repulsin es muypeueJa, y se con$ertirn en de atraccin cuando se supere una cierta distancia%

6) ue esa2!e$e !a !e& de esados $orres%ondienes de 5an Der 7aa!s" Se$um%!e en !a %r8$i$a" Por#ue"Kases diferentes en esados $orres%ondienes se comportan de la mismamaneraL denominndose estados correspondientes a#ue!!os a !os #ue !es$orres%onden iua!es %ar8meros redu$idos*

/a ecuacin de estados para gases reales de an ;er ?aals 2a sido la primeraela!oradapara tener en cuenta los apartamientos de los gases reales delcumplimiento de la de los gases perfectos%/a ley de estados correspondientes de ;?, NO es e,a$ay su ecuacin deestado para gases reales NO e,%resa $orre$amene e! $om%oramieno dedi$/os ases*

' u9 son !os %ar8meros redu$idos"pr + p#pcTr + T#Tc$c + $#$c;onde Pc, Tc y $c, son los $alores correspondientes al estado cr"tico%

:) Para #u9 sir;e e! $oefi$iene de $om%resi2i!idad f%rBTr)


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En consecuencia, se puede construir una (nica ta!la#diagrama de coeficientesde compresi!ilidad HMI $lido para todos los gases% Esto implica, ue cuandodos gases diferentes estn en estados tales ue su presin reducida ytemperatura reducida son igualesL entonces se comportan de la misma maneray por lo tanto existe una ley de estados correspondientes, ue 1O es la de;?, ya ue los $ol(menes reducidos 1O $an a coincidir%Lueo fa!ara definir e! 5OLUMEN SEUDOCRTICO 5s$)= & #ue es e!;o!umen #ue o$u%ara e! as en e! esado $ri$o si en 9! se $om%orara$omo as %erfe$o* 5s$ > R*T$%$Por (ltimo, tenemos el O/U6E1 'EU;ORRE;UC0;O HsrI, y es el cocienteentre el $olumen de un gas en un cierto estado y el $olumen seudocr"tico delmismo% sr + # sc%Es decir, ue gases diferentes en estados correspondientes ocuparn$ol(menes tales ue sus $ol(menes seudorreducidos sern iguales% sr) +sr*%PO;E6O' F014/6E1TE ;EC0R 8UE, K4'E' ;0FERE1TE', E'T4R51 E1E'T4;O' CORRE'PO1;0E1TE', CU41;O TE1K41 0KU4/E' 'U' se contradice el enunciado del segundo principio n>1'T+T1 ''''''''Vsera n>1 & es im%osi2!e*

++) u9 $ondi$iones de2e $um%!ir una ransforma$i@n %ara ser re;ersi2!e"'i un sistema, en el ue 2a tenido lugar un proceso, puede ser lle$ado a su estadoinicial sin ue por esta causa se produ3can $ariaciones en el medio diremos ue esteproceso es re$ersi!le%

+.) Una ransforma$i@n $uasi es8i$a es $ondi$i@n sufi$iene %ara aseurar #ue!a misma es re;ersi2!e"


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Una transformacin re$ersi!le es un proceso con cam!io de estado cuasi esttico, poreso decimos ue oda ransforma$i@n re;ersi2!e es $uasi es8i$aWpero no todacuasi esttica es re$ersi!le, li!re de efectos disipantes y por lo tanto proceso ideal% /aimportancia de separar las transformaciones re$ersi!les de las irre$ersi!les radica enel 2ec2o de ue las primeras presentan la particularidad de no experimentardegradacin de la energ"a durante el proceso de transferencia%

+6) Si se $ono$en e! esado ini$ia! & fina! de una ransforma$i@n irre;ersi2!e=%uede deerminarse !a ;aria$i@n de !a fun$i@n enro%a en !a misma" C@mo"'i un sistema reali3a una transformacin irre$ersi!le entre dos estados la $ariacin deentrop"a no podr calcularse a lo largo de esa transformacin irre$ersi!le, ya ue laformula definicin indica la integral a lo largo de una transformacin re$ersi!le% Por lotanto, !astar imaginarse una transformacin re$ersi!le entre esos estados y aplicar laformula definicin a la transformacin re$ersi!le imaginaria, o!teni&ndose as" la$ariacin de entrop"a !uscada%

+:) Es %osi2!e #ue !a ;aria$i@n de enro%a de un sisema en un %ro$eso sea

neai;a" De ser %osi2!e #u9 $ondi$iones se de2en $um%!ir"Es posi!le y se de!e cumplir la condicin de ciclo irre$ersi!le%

+:) Re%resenar en un diarama T'S un $i$!o $onformado %or dos isoermas &dos adia28i$as irre;ersi2!es*

+H) Con$e%o de E,era* E! $a!or es e,era %ura" Por #u9"

Es e! m8,imo ra2ao i! #ue se %uede o2ener de un sisema #ue es8 endese#ui!i2rio 9rmi$o &o me$8ni$o $on res%e$o a un medio de referen$iaHporej% la atmosferaI y ue la misma lo 2ace e$olucionando desde el estado de

deseuili!rio 2asta el estado de euili!rio con el medio%Como 2emos $isto, no toda la energ"a ue posee un sistema se puede transformar entra!ajo (til% 'eg(n el *G principio de la termodinmica concluimos ue no todo el calordisponi!le de la fuente caliente se utili3a para generar tra!ajo, sino ue parte delmismo se de!e entregar a la fuente fr"a%;el concepto de exerg"a surge de la necesidad de medir la capacidad ue tiene unsistema para producir tra!ajo (til% En otras pala!ras nos indica u& cantidad de leenerg"a disponi!le del sistema se transformara en energ"a (til, por lo tanto, no todo elcalor es exerg"a%

+J) La e,era de una fuene de%ende de su em%eraura" Por #u9"No eso& seuro= %ero $reo #ue inde%endienemene de !o #ue esemos

ana!i1*

RE1;060E1TO EERKET0COprocesos totalmente irre$ersi!les

..) Con$e%o de rendimieno isoenr@%i$o %ara una ur2ina= %ara una o2era=%ara un $om%resor & %ara una 2om2a*

Rendimieno adia28i$o o isoenr@%i$o %ara una ur2ina4

Rend% 0soentropico + ?real # ?ideal +

h1h

2real

h1h2 ideal

'i la tur!ina fuese ideal Hre$ersi!leI entonces Rend% 0so + )

Rendimieno adia28i$o o isoenr@%i$o %ara un $om%resor o una 2om2a4

Rend% 0soentropico + ?ideal # ?real +h2 ideal

h1

h2realh1

'i el compresor fuese ideal Hre$ersi!leI entonces Rend% 0so + ).0) Con$e%o de E,era desruida en un %ro$eso= $omo medir!a"

Entiendo ue la exerg"a destruida tiene relacin con la anerg"a, o sea, toda auella

energ"a ue no pudo transformarse en energ"a'eg(n la ecuacin

Qu1=Q1To .S

;onde Qu1 es la EERK4, Q1 la E1ERK4 y To . S la 41ERK4

/a forma de medir la exerg"a destruida es con la entrop"a%

Principio de ;isminucin El principio de disminucin de la exerg"a sostiene ue laexerg"a de un sistema aislado Hrecuerde ue ni calor, ni tra!ajo, ni masa pueden cru3arsus fronterasI durante un proceso siempre decrece o, en el caso l"mite de un procesore$ersi!le, permanece constante% Esto se expresa as"< /as irre$ersi!ilidades como lafriccin, las reacciones u"micas, la transferencia de calor de!ida una diferencia finitade temperaturas, la expansin li!re, las me3clas, siempre generan entrop"a, enconsecuencia siempre se destruye la exerg"a% Por ello la exerg"a destruida enproporcional a la entrop"a generada

.6) Grafi$ar en un T'S !a e,era de una fuene $u&a em%eraura es menor a !a

de! medio To )* Ca!$u!ar su e,era*


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Es un cuadrado generado por To arri!a, T) a!ajo Hso!re el eje I y ') y '* so!re ,con ' aumentando%

AIRE UMEDO.0 ' Con$e%o de em%erauras de 2u!2o se$o & 2u!2o /medo= $omo se miden*El termmetro de !ul!o 2(medo es untermmetrode mercurio ue tiene el !ul!oen$uelto en un paJo de algodn empapado de agua* A! %ro%or$ionar!e una $orrienede aire= e! aua se e;a%ora a una /umedad #ue de%endo de !a/umedadre!ai;ade! am2iene= enfri8ndose m8s $uano menor sea 9sa= de2ido a! $a!or!aenede e;a%ora$i@n de! aua*'e emplea 2istricamente en las estaciones meteorolgicas para calcular la 2umedadrelati$adel aire y la temperatura de roc"o, a tra$&s de frmulas matemticas ogrficos#cartas psicrom&tricas, utili3ando como datos la temperatura de !ul!o 2(medoy de !ul!o seco Hesta (ltima es la temperatura medida con un termmetro com(n en elaireI% 4m!os termmetros t"picamente estn montados so!re un soporte, a distanciasestandari3adas, formando el instrumento llamado psicrmetro%

.6 ' Con$e%o de /umedad a2so!ua & re!ai;a*'e define la 2umedad a!soluta como el cociente entre la masa de $apor y la masa deaire seco% Tam!i&n a la 2umedad a!soluta se le llama 2umedad espec"fica%

X> m5 mAS

m+ Hp$ % I # HR$ % TIm4'+ Hp4' % I # HR4' % TI

Entonces a la /umedad re!ai;ase la define como X Xs > %5 %5S

p + presion de $apor de aguap' + presion de $apor saturado

.: ' Con$e%o de em%eraura de ro$o*E! %uno de ro$o o em%eraura de ro$o es !aem%erauraa !a #ue em%ie


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.H ' Cono$ida !a %resi@n oa! de una masa de aire /medo %> F:Kmm= su2s>+:C & su ro$io>10C* Deerminar r8fi$amene !a 2/= !a /umedad a2s*=/umedad re!ai;a= & su ena!%a* Em%!ear diaramas si$rom9ri$o & Mo!!ier*

.J ' Dada una me

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