ECUACION DE ESTADO

ECUACION DE ESTADO

 Recordando que el número de moles de un gas es el cociente entre la masa del gas y su peso molecular

 Reemplazando en la ecuación de los gases ideales

 Llamando R_p la  Constante Particular del gas dada por la ecuación

 

 CONSTANTE PARTICULAR DE UNA MEZCLA

 Si tenemos dos o más gases ideales dentro de un recipiente a presión estamos en presencia de una mezcla de gases ideales

Para calcular la constante particular de la mezcla de dos o más gases ideales, aplicaremos la siguiente expresión, donde la sumatoria de los productos de cada una de las masas de los gases por su respectiva constante particular dividido por la masa total de la mezcla, será la constante buscada.

Si por ejemplo tuviéramos una mezcla formada por tres gases cuyas masas fueran m1, m2 y m₃, la R_pM será:

 

VAPORES

Para el estudio del vapor de agua se utiliza un diagrama P – v y una curva denominada Campana de Andrews o Campana de Vapor, donde se representa la presión P y el volumen específico (v) del mismo.

Definimos como volumen específico al cociente entre el volumen de una sustancia y su masa:

  El volumen específico puede definirse como la inversa de la densidad
 En el diagrama P – v, la campana de vapor es cortada por curvas isotérmicas que determinan el estado en que se encuentra el agua como líquido o vapor.

 

Punto 5: Líquido comprimido

Se denomina así a un líquido que está sometido a una presión mayor que la presión de equilibrio líquido – vapor correspondiente a la temperatura a que se encuentra (por ej. agua de la canilla a 20 ºC y 1 atm).

Punto 4: Líquido saturado

Se denomina así a un líquido que se encuentra en condiciones de equilibrio con su vapor. Mientras cambia de estado se entrega energía, pero no hay un aumento de la temperatura (se conserva el estado térmico de la materia), porque la energía que se entrega sirve para separar las moléculas del estado líquido al estado de vapor. En este estado tenemos la primera gota de líquido que se transforma en vapor.

Punto 3: Vapor húmedo

Se denomina así a la mezcla de Líquido saturado + Vapor saturado. En este caso para definir de qué vapor húmedo se trata, no basta con conocer la presión, a la que corresponderá una determinada temperatura, sino que además deberá darse un nuevo parámetro que nos indique en que proporciones en la mezcla se encuentra el líquido y el vapor. Para esto se introduce el llamado título de un vapor "x", que se define como el cociente entre la masa de vapor y la suma entre la masa de vapor y la masa líquida:

 

Punto 2: Vapor saturado

Se denomina así a un vapor que se encuentra en condiciones de equilibrio con su líquido. En este estado tenemos la última gota de líquido que se transforma en vapor.

Punto 1: Vapor sobrecalentado

Se denomina así a un vapor que se encuentra a una temperatura superior a la de equilibrio con su líquido correspondiente a la presión a que está sometido. Para este estado un pequeño cambio de temperatura produce un gran aumento del volumen específico del vapor sobrecalentado.

 Líquido saturado: en este estado la masa de vapor es prácticamente cero (mV = 0) comparada con la masa de líquido, por lo que el título x = 0

 Vapor saturado: en este estado la masa de líquido es prácticamente cero (mL = 0) comparada con la masa de vapor, por lo que el título x = 1

Otra forma de expresar el título del vapor es por medio del volumen específico.

http://youtu.be/OhBWltTwbsY

ENTALPIA

Entalpía

H = U + PV

En vista de que la energía interna U y el producto PV tienen unidades de energía, H también tiene unidades de energía. Por otra parte, como U, P y V son todas propiedades del sistema, H también lo debe ser. Las propiedades H, U y V son extensivas; esto es, son directamente proporcionales a la masa del sistema considerado. La temperatura T y la presión P son intensivas, independientes de la extensión del sistema.

LA ENTALPÍA

La Entalpía es la cantidad de energía de un sistema termodinámico que éste puede intercambiar con su entorno. Por ejemplo, en una reacción química a presión constante, el cambio de entalpía del sistema es el calor absorbido o desprendido en la reacción. En un cambio de fase, por ejemplo de líquido a gas, el cambio de entalpía del sistema es el calor latente, en este caso el de vaporización. En un simple cambio de temperatura, el cambio de entalpía por cada grado de variación corresponde a la capacidad calorífica del sistema a presión constante.  Matemáticamente, la entalpía H es igual a U + pV, donde U es la energía interna, p es la presión y V es el volumen. H se mide en Joules.

H = U + pV

Cuando un sistema pasa desde unas condiciones iniciales hasta otras finales, se mide el cambio de entalpía ( Δ H).

ΔH = Hf – Hi

La entalpía recibe diferentes denominaciones según el proceso, así: Entalpía de reacción, entalpía de formación, entalpía de combustión, entalpía de disolución, entalpía de enlace, etc; siendo las más importantes:

ENTALPIA DE REACCIÓN:

Es el calor absorbido o desprendido durante una reacción química, a presión constante.

ENTALPÍA DE FORMACIÓN:

Es el calor necesario para formar un mol de una sustancia, a presión constante y a partir de los elementos que la constituyen.

Ejemplo:    H₂ (g) + ½ O₂ (g) = > H₂O + 68,3Kcal

Cuando se forma una mol de agua (18 g) a partir de hidrógeno y oxígeno se producen 68.3 Kcal, lo que se denomina entalpía de formación del agua.

ENTALPÍA DE COMBUSTIÓN:

Es el calor liberado, a presión constante, cuando se quema un mol de sustancia.

Ejemplo: 

 CH₄ (g) + 2O₂ (g) => 2CO₂ (g) + 2H₂O (l) ΔH = -212,8 Kcal

Lo que significa que cuando se queman 16 g de metano se desprenden 212,8 Kcal.

Estas entalpías se determinan normalmente a 25°C y 1 atm. Para determinar la entalpía estándar de formación de las sustancias, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

1. La entalpía estándar de formación de los elementos puros, libres y tal como se encuentran en su estado natural es cero.

Por ejemplo:    H₂ (g), O₂ (g), N₂ (g), Cl₂ (g), Na (s), etc, tienen

ΔHf₂₅^° = 0, donde Δ Hf₂₅^° es la entalpía estándar de formación.

2. El carbono se presenta a 25°C 1 atm de presión y en el estado sólido, de varias formas: diamante, grafito, antracita, hulla, coke, etc, pero su estado estándar se define para el grafito, o sea ΔHf₂₅^° del grafito es igual a cero.

3. El azufre se presenta en dos estados alotrópicos, el rombico y el monocíclico; su entalpía estándar se define para el rombico o sea ΔHf₂₅^° del rombico es igual a cero.

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