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En este punto se ver el modelo del Gas Ideal, es decir la ecuacin de estado para un gas hipottico formado por partculas sin atraccin ni repulsin entre ellas y, cuyos choques son perfectamente elsticos (conservacin de momentum y energa).Este modelo tiene una base emprica derivada de una serie de observaciones donde se aprecian las relaciones entre la temperatura, la presin y el volumen, las mismas que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por mile Clapeyron en 1834. PRESENTACINGAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II2P: Presin (kPa)T: Temperatura (K)v: volumen especifico (m3/ kg)R: Constante del Gas (kJ / kgK)N: Nmero de moles (kmol)n: ndice PolitrpicoZ: Factor de CompresibilidadPr: Presin ReducidaTr: Temperatura reducida Pc: Presin Critica (MPa)Tc: Temperatura Critica (K)NotacinGAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II3Algunos consideran al Gas Ideal como sinnimo de Vapor. El termino vapor, se refiere estrictamente a un gas que puede condensarse por presurizacin a temperatura constante. Los gases estn alejados del cambio de fase y son modelados bajo ciertas hiptesis a travs de la Ecuacin de Estado.1.0 DEFINICION DEL GAS IDEAL (I)

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II4Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene. Est formado por molculas que se mueven individualmente y al azar en todas direcciones. La interaccin entre las molculas se reduce solo a su choque completamente elstico (no hay prdidas de energa) y dndose en un tiempo cero. 1.0 DEFINICION DEL GAS IDEAL (II)Hiptesis

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II5El fluido de trabajo en estado gaseoso cumplen la ley de los gases ideales,

donde:

Esta Ecuacin se expresa como

1.1 GAS IDEAL: Ecuacin de Estado

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II6Existen diversas leyes que relacionan la presin, el volumen y la temperatura de un gas.Los estados del Gas Ideal se relacionan a travs de:

Adems existen Leyes que relacionan P,T y v1.2 ECUACION GENERAL

Ley de Boyle y Mariote

Ley de Gay-LussacLey de Charles

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II7Si el comportamiento del gas escapa al modelo ideal se recurre a ecuaciones de los gases reales que son variadas y complicadas cuanto ms precisas se quiere que sean.Los gases no se expanden infinitamente debido a que entre sus tomos o molculas aparecen fuerzas pequeas llamadas fuerzas de Van der Waals.1.3 EL GAS REAL

Ecuacin de Van der Waals

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II8Factor de Compresibilidad (Z)Es un factor de correccin que permite modelar los gases reales tomando como referencia los valores del punto crtico.

Z , se determina grficamente mediante la Carta Generalizada.

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA IIEJEMPLOUn Dewar de 100 litros (recipiente de doble pared para almacenar lquidos criognicos) contiene nitrgeno a 1 atm (90% liquido y 10% de vapor en volumen). El aislamiento mantiene la transferencia de calor del ambiente al Dewar en un valor tan bajo como 5 J/s. La vlvula de ventilacin es cerrada de modo que la presin en el interior aumenta con lentitud. Se estima que el Dewar se romper si la presin llega a 500 kPa. Cunto tiempo transcurrir hasta alcanzar esta presin?.

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA IIEJEMPLOSe tiene una cierta cantidad de nitrgeno gaseoso a la presin reducida de 2.99 y temperatura reducida de 2.38. Calcular el volumen especfico suponiendo que es gas ideal. Si el factor de compresibilidad en estas condiciones vale Z=1.01, calcular el error cometido en el volumen al asumir el modelo de gas ideal. Este gas a la temperatura de 145 K y presin 100 kPa tiene un factor de compresibilidad de 0.52. Cul sera ahora el error si se asume que es un gas ideal?

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA IIEn los procesos de expansin y compresin de gases la presin y el volumen se relacionan mediante una ecuacin de la forma:

a esta relacin se le llama relacin politrpica. La constante n recibe el nombre de politropa o ndice politrpico.1.4 EL PROCESO POLITROPICO (I)

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II1.4 EL PROCESO POLITROPICO (II)Relacin entre P - T

Relacin entre T - v

GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II1.4 EL PROCESO POLITROPICO (III)En el proceso politrpico para el gas ideal se puede observar que:Proceso Isobrico: n=0Proceso Isotrmico: n=1Proceso Isocoro: n=Proceso Isentrpico: n=KPvn=1n=Knn=0n=IsocoraIsentrpicaPolitrpicaIsotermaIsobricaExpansinCompresinLos procesos reales de compresin o expansin de gases no son exactamente adiabticos ni isotrmicos, pero se aproximan a un proceso politrpico con: 1 < n < k.GAS IDEALPgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA GUIA DEL CURSOLIMA PERU Pgina NProfesor: W. Galarza S.TERMODINAMICA II