TEMA II
Ecuaciones de Estado
Cualquier ecuación que relacione las propiedades termodinámicas de
Presión(P), Temperatura (T) y volumen específico (v) se denomina
ecuación de estado.
Gas
Cuanto la temperatura de la sustancia
es superior a la temperatura critica
(Tc).
Vapor
Cuando el sistema no se encuentra
muy distante del estado de saturación.
TEMA II
Gas Ideal
• Robert Boyle: La presión es inversamente proporcional al volumen
• J. Charles y J. Gay- Lussac: A presiones bajas el volumen es
directamente proporcional a la temperatura
P ↓ V↑
T ↓ V↑
Fuerza de escape
Desorden molecular (Entropía)
TEMA II
Gas Ideal
Premisas
• Es un sistema que posee presiones muy bajas, tendientes a cero
• Posee Temperaturas altas, preferiblemente superiores a la crítica
• Las moléculas que lo constituyen no interactúan entre sí (Fuerzas
intermoleculares débiles o nulas)
• La distancia entre las moléculas es relativamente grande comparado
con su tamaño.
• Las moléculas que lo componen son esféricas.
• El volumen de las moléculas es despreciable respecto al tamaño del
sistema.
• Se considera que el sistema posee un volumen infinitamente grande
TEMA II
Gas Ideal
Criterios
P→0
V→∞
Se ha establecido como criterio que las presiones por debajo de
o 60 psi se considera una presión baja.
4 bar
Entre más cercana sea la presión del sistema a cero más aproximado
estará del concepto de gas ideal
Se consideran de baja densidad
Las fuerzas intermoleculares deben ser débiles, como:
Van der Waals
Dipolo Dipolo
Deben tener POLARIDAD baja
TEMA II
Ecuación de Gas Ideal

=

ó
 = 
Donde:
P: Presión
v: Volumen específico
=


Ru: Constante universal de los gases
M: Masa molecular (g/gmol, Lb/Lbmol, kg/kgmol)
TEMA II
Ecuación de Gas Ideal
Donde:
 =  
P: Presión
V: Volumen (m3, L, pie3)
n: moles(gmol, Lbmol, kgmol)
Para asociar un cambio de estado en la fase de gas ideal
podemos emplear la expresión
1 1 2 2
=
1
2
Gases como el aire, oxígeno, hidrógeno, helio, argón, entre otros
se aproximan bastante al comportamiento ideal, NO así el vapor
de agua, para esto deberán usarse las tablas
TEMA II
Gases Reales
Factor de Compresibilidad (Z)
Este factor se establece como una relación entre el volumen del
gas real y el volumen de gas ideal y se emplea para corregir las
desviaciones de la idealidad.
Z=v/vgi →
vgi=P/RT
→
Z=Pv/RT
Se aplica en sistemas de densidad moderada, pero con baja
interacción intermolecular.
Z→1
P →0
Cuanto más lejos se encuentre Z de la
unidad mayor es la desviación del gas
respecto a la idealidad
TEMA II
Presión Reducida y Temperatura Reducida
Según el “criterio de los estados correspondientes para dos parámetros”
los gases se comportan de forma similar cuando se comparan a su
temperatura y presión reducidas.
Presión reducida
Temperatura reducida
 =


 =


El factor de compresibilidad es aproximadamente el mismo si se
compara a la presión y temperaturas reducidas
Volumen Pseudoreducido

 =
 /
TEMA II
Carta de Compresibilidad
Generalizada
• PR<<1 Gas ideal
• TR>2 Gas Ideal excepto PR>>1
• Desviación del gas ideal cerca del
punto crítico
•Van der Walls:
TEMA II
Ecuaciones de estado cúbicas
Hacen referencia a un modelo matemático que define una función para
aproximar los datos PVT experimentales. Estas funciones empíricas surgen de
ensayos que proporcionaron funciones cúbicas para definir los estados
termodinámicos, y varían entre sí dependiendo de los criterios y
aproximaciones tomadas en cada caso, cuyo fin es representar el
comportamiento PVT para líquidos y vapores en un rango de P y T amplio, y
aun así no ser muy compleja.
a 

P


 V  b   RT
2
V 

Tc
P
Isoterma real
Empírica
V
TEMA II
Ecuaciones de Van der Waals
Incluye los efectos no considerados de
los gases ideales como las fuerzas
intermoleculares y el volumen de la
partícula
El termino a/v2 toma en cuenta las
fuerzas intermoleculares
El termino b el volumen que ocupan
las moleculas del gas
Presiones bajas y moderadas, no muy
distantes de la condición de idealidad,
compuestos no polares
TEMA II
Ecuaciones de Benedict – Webb – Rubbin


1
C0
1
·


=
+ 2 0 − A0 − 2 + 3  −  + 6 + 2 3 1 + 2 


T


 

Hidrocarburos, densidades menores a 2,5 veces la densidad crítica (ρc).

− 2

TEMA II
Ecuaciones de Beattie - Bridgeman


=
1− 3


+ −



1−


2
 = 0 1 −
 = 0
Densidades menores a 0,8 veces la densidad crítica (ρc). a, b, c, A0, B0, son
constates.
TEMA II
Comparación de las Ecuaciones de Estado
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