G-FACTOR DE COMPRESIBILIDAD

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.
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2. Qué ventajas tiene un modelo frente a los otros
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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.
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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?
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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.
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