UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DEESTUDIOSSUPERIORES ARAGON

CARRERA INGENIERIA MECANICA

MATERIA: LABORATORIO DE TERMODINAMICA

CUESTIONARIO PREVIO PRACTICA 8 INTEGRANTES: LOPEZ MORA MARIA GUDADLUPE RUBIO PEREZ CINTHYA YURIDIA

PROFESOR: ING. ALEJANDRO RODRIGES LORENZANA GRUPO: MARTES 17:30 A 19:00 HRS.

CUESTIONARIO PREVIO

1) Cules son las variables que relacionan a un gas perfecto? Presin , volumen y temperatura adems de la masa molecular y de su estructura molecular..ah y su composicin si es una mezcla de gases o compuestos gaseosos La independiente es la temperatura, y de la presin y volumen tu debes fijar constante alguna de las dos y la que no elijas ser la dependiente, experimentalmente supongamos que lo que mantienes fijo es la presin, entonces cuando tu hagas variaciones de temperatura el volumen del gas cambiara; en el caso contrario que fijes el volumen con cambios de temperatura la presin variara Ec. PV = nRT, para los que no la saben. Si, esas son las propiedades variables de los gases ideales. La temperatura (T), la cantidad de gas (n; si es en moles y m; si es en masa), la presin (P) y el volumen (V). Siendo al formula del gas ideal: P x V= R x T (k) x n. R= Es la constante, y T (k) la temperatura en grados Kelvin (temperatura absoluta). La temperatura debe ser la absoluta por qu esa ley es una combinacin de varias leyes que incluyen la ley de Charles, el cual en su ley plantea que la variabilidad de la temperatura se debe obtener en su temperatura absoluta, es decir en Kelvin. Fuente (s): Estudio Ingeniera Qumica. 2) Explicar en qu consisten los procesos isobricos, isocoricos, isotrmicos y politropicos PROCESO ISOBARICO: Un proceso isobrico es un proceso termodinmico que ocurre a presin constante. La Primera Ley de la Termodinmica, para este caso, queda expresada como sigue: ,

Donde: = Calor transferido. = Energa Interna. = Presin. = Volumen. En un diagrama P-V, un proceso isobrico aparece como una lnea horizontal.

Una expansin isobrica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae) mientras que la presin del mismo no vara, es decir si en un estado 1 del proceso la presin es P1 y en el estado 2 del mismo proceso la presin es P2, entonces P1 = P2. La primera ley de la termodinmica nos indica que: dQ = dU + dW

Entonces integrando la expresin anterior, tomando como estado inicial el estado 1 y estado final el estado 2, se obtiene:

..........(1)

Por la definicin de trabajo dada en mecnica se tiene que:

Pero la fuerza

se puede expresar en funcin de la presin que se ejerce el gas, y se puede escribir como dx, entonces:

el desplazamiento

Pero Adx equivale a dV, el aumento en el volumen del gas durante esta pequea expansin, entonces el trabajo efectuado por el gas sobre los alrededores como resultado de la expansin es: dW = PAdx = PdV..........(2)

Ahora reemplazando (1) en (2) se puede integrar:

Como la presin P es constante, puede salir fuera de la integral:

Integrando:

Evaluando en los lmites: Q2 Q1 = U2 U1 + P(V2 V1)

*PROCESO ISOCORICO: Un proceso isocrico, tambin llamado proceso isomtrico o isovolumtrico es un proceso termodinmico en el cual el volumen permanece constante; V = 0. Esto implica que el proceso no realiza trabajo presin-volumen, ya que ste se define como: W = PV,

Donde: P es la presin (el trabajo es positivo, ya que es ejercido por el sistema). En un diagrama P-V, un proceso isocrico aparece como una lnea vertical.

Clculo del Trabajo (W) Puesto que no existe desplazamiento, el trabajo realizado por el gas es nulo. W=0 Clculo de la Variacin de la Energa Interna (U) Aplicando la primera ley de la termodinmica, podemos deducir que Q, el cambio de la energa interna del sistema es: U = Q W U = Q 0 U = Q Para un proceso isocrico, es decir, todo el calor que transfiramos al sistema quedar a su energa interna, U.

Clculo del calor entregado Si la cantidad de gas permanece constante, entonces el incremento de energa ser proporcional al incremento de temperatura, Q = nCVT

Donde CV es el calor especfico molar a volumen constante.

*PROCESO ISOTERMICO: Se denomina proceso isotrmico o proceso isotermo al cambio de temperatura reversible en un sistema, siendo dicho cambio de temperatura constante en todo el sistema. La compresin o expansin de un gas ideal en contacto permanente con un termostato es un ejemplo de proceso isotermo, y puede llevarse a cabo colocando el gas en contacto trmico con otro sistema de capacidad calorfica muy grande y a la misma temperatura que el gas; este otro sistema se conoce como foco

caliente. De esta manera, el calor se transfiere muy lentamente, permitiendo que el gas se expanda realizando trabajo. Como la energa interna de un gas ideal slo depende de la temperatura y sta permanece constante en la expansin isoterma, el calor tomado del foco es igual al trabajo realizado por el gas: Q = W.

Una curva isoterma es una lnea que sobre un diagrama representa los valores sucesivos de las diversas variables de un sistema en un proceso isotermo. Las isotermas de un gas ideal en un diagrama P-V, llamado diagrama de Clapeyron, son hiprbolas equilteras, cuya ecuacin es PV = constante.

Una expansin isotrmica es un proceso en el cual un gas se expande (o contrae), manteniendo la temperatura constante durante dicho proceso, es decir que T 1 = T2 para los estados inicial (1) y final (2) del proceso isotrmico. Aplicando el primer principio de la termodinmica se obtiene: dQ = dU + dW Entonces integrando la expresin anterior, tomando como estado inicial el estado 1 y estado final el estado 2, se obtiene:

..........(1) Por la definicin de trabajo dada en mecnica se tiene que:

Pero la fuerza

se puede expresar en funcin de la presin que se ejerce el gas, y se puede escribir como dx, entonces:

el desplazamiento

Pero Adx equivale a dV, el aumento en el volumen del gas durante esta pequea expansin, entonces el trabajo efectuado por el gas sobre los alrededores como resultado de la expansin es: dW = PAdx = PdV ..........(2)

Ahora reemplazando (1) en (2) se puede integrar: ..........(3)

Pero para integrar la tercera integral, es necesario conocer la forma de variacin de la presin P con el volumen, durante el proceso tratado. En el caso de tratar con gases ideales, se tendra la relacin: ..........(4)

Por lo tanto reemplazando (4) en (3) se tiene que:

Como los valores n y R son constantes para cada gas ideal, y en este caso la temperatura tambin es constante, stas pueden salir fuera de la integral obtenindose:

Ahora integrando:

..........(5) Pero se sabe que la energa interna depende slo de la temperatura (Ver: La energa interna como funcin de la temperatura), y como en este proceso sta se mantiene constante, no hay cambio en la energa interna del gas, por lo que la expresin (5) se reduce a:

Por lo tanto, en una expansin isotrmica de un gas perfecto, el calor de entrada es igual al trabajo efectuado por el gas.

*POLITROPICO: Un proceso termodinmico se llama poli trpico cuando se verifica que es cuasi esttico y adems P * v ^n = constante es decir, el producto de la presin por el volumen elevado a un valor constante, da por resultado un valor constante. Un proceso cuasi esttico cuya ELE es Pv n = cte. se denomina proceso poli trpico. En el Apartado anterior se han estudiado algunos casos especiales de procesos poli trpicos:

Proceso isocoro: v = cte. Pv = cte. n =

Proceso isobaro: P = cte. Pv 0 = cte. n = 0 Proceso isotermo: T = cte. Pv 1 = cte. n = 1 Proceso adiabtico cuasi esttico: Q = 0 Pv k = cte. n = k Los procesos habituales de compresin o expansin de gases no son adiabticos ni isotermos. Habitualmente estos procesos puede aproximarse a poli trpicos con 1 < n