Repaso Gas Ideal

1 de 8Tecnología EnergéticaMaster Universitario en Ingeniería IndustrialRepaso gases ideales y mezclas

Cristóbal Cortés

Máquinas y Motores Térmicos Departamento de Ingeniería Mecánica

Actualizado: octubre de 2014

60804 Tecnología energética Máster

Universitario en Ingeniería Industrial

Repaso gases ideales y mezclas


Ecuación PVT

Ecuación PVT del gas ideal [J]

Volumen normal (molar): V

cuando n

= 1 kmol, p = pn

= 1 atm

= 1.01325 bar = 101 325 Pa,

T

= Tn

= 0 oC = 273.15 K, :

[K] atemperatur

kJ/kmol∙K 0075 0.000 1 462 8.314 :2010 NIST Valor

K][J/kmol (ideal) gas del universal constante

[kmol] gas de cantidad

][m (total) volumen

]N/m [Pa presión

3

2

T

n

V

p

TnpV

RR

R

kmolNm

22.4122.413968325101

273.15101 462 8.314 3

3

n

nnn p

TnV

vR


Ecuación PVT

Ecuación PVT del gas ideal [J]:

Con la densidad [kg/m3] o el volumen específico v

= 1/ [m3/k], misma constante R

y

unidades [Pa

= N/m2

= J/m3]:

[K] atemperatur

K][J/kg (ideal) gas del constante

[kg/kmol] gas del molecular peso

[kg] masa

][m (total) volumen

[Pa] presión

3

T

/MR

M

nM m

V

p

mRTpV

R

RTpvRTp ;


Ecuación PVTGas Peso molecular M (kg/kmol) R = R/M (kJ/kg∙K)

Aire (aparente) 28.97 0.287

Amoniaco NH3 17.04 0.488

Argón Ar 39.94 0.208

Butano C4

H10 58.12 0.143

Dióxido de azufre SO2 64.06 0.130

Dióxido de carbono CO2 44.01 0.189

Helio He 4.003 2.077

Hidrógeno H2 2.018 4.120

Metano CH4 16.04 0.518

Monóxido de carbono CO 28.01 0.297

Nitrógeno N2 28.01 0.297

Oxígeno O2 32.00 0.260

Propano C3

H8 44.09 0.189

Vapor de agua H2

O 18.02 0.461


Mezclas

iiiii

iiii

iiii

i

i i

i

iii

iii

i

i

i

ii

iii

iii

iii

iiii

i

ii

ii

i

i

ii

i

i

ii

CMWCxMWCMWMWMW

xyMWMW

xnMWMWn

mm

y

MWy

MWxnMWn

nm

Cnm

MW

Cnm

MW

CCxCy

CxVn

nn

Vn

CyVm

mm

Vm

nn

xmm

y

nn

nn

xmm

mm

y

; :Conversion

... :[kg/kmol] MW mixture Apparent

const :[kg/kmol] weight Molecular

][kmol/m ionconcentrat Molar ][kg/m mixture the in Density

11

fraction Molarfraction Mass

1

33

ii


Mezclas de gases ideales

Tp

Tpx

MWRTp

xMW

xCxC

TRp

TRpx

TMWp

MWMW

xRTp

yy

xnn

pp

pVTn

VTn

p

VTn

p

VV

nn

x

VpTn

pTn

V

pTn

V

iiiiii

i

i

i

iiiiii

iii

i

ii

ii

iii

i

ii

ii

RR

R

RR

R

RR

R

:"density partial"

ion)concentrat gives atm/bar 1 at pressure (partial

:pressure partial

ion)concentrat volume"("

:volume partial

La ecuación PVT se cumple para cada componente en la mezcla y para la mezcla de todos

vnV

pT

nV

vi

ii

R:/kmol][m volume molar 3

ii

iii vV

nVn

C

vVn

C

1

1

but

:Note



La energía molar a

de la mezcla [J/kmol] se calcula en función de las de los componentes

puros ai

como

donde a

= energía interna, entalpía, PC, calor específico, …., pero ojo NO entropía ni otras

Volumen específico v

[m3/kg] y densidad = 1/v

[kg/m3]:

Energía específica a’

por unidad de masa [J/kg]:

Energía específica a”

por unidad de volumen [J/m3]:

i

iiaxa

TRp

xTp

Rx

RTp

pTR

yp

TRypRT

vi

ii

iii

ii ;

iiiiiiiiii ayax

MWMW

MWMWax

MWax

MWa

a

iiii

ii

ii

ii axnV

ax

pTa

xpTax

nVa

a

//// RR



Resumen fácil: Las propiedades volumétricas o energéticas se ponderan

Con la fracción molar xi

sin son molares [/kmol] o por unidad de volumen [/m3, /m3N]

Con la fracción másica yi

si son por unidad de masa [/kg]

Resumen fácil: factores de conversión

Nm,,m

mkJ

NmkJ

kmolkg

kgkJ

kmolkJ

kmol

Nm 41.22

NmkJ

kmolkJ

3

3

33

3

3

TpTT

pp

MW

n

n

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