Guía avanzada del usuario DCP-T300 DCP-T500W DCP-T700W MFC-T800W
Si los mensajes de la pantalla LCD, los nombres de los botones del panel de control
Story Transcript
Cantidades fundamentales
TERMODINÁMICA AVANZADA
Cantidades básicas y unidaded Las cantidades fundamentales son las medidas básicas como atributo de la naturaleza física de la materia.
Unidad I: Propiedades y Leyes de la Termodinámica Cantidades fundamentales ! Propiedades de estado ! Función de estado y ecuación de estado !
8/13/10
Símbolo
Dimensión
Longitud Masa Tiempo Fuerza
L m t F
L M F
Sistema internacional (SI) m kg s N
Sistema Inglés pie lbm hr lbf
A estas cantidades se puede sumar la temperatura, que junto a la presión, constituyen propiedades de estado.
Rafael Gamero
1
8/13/10
Rafael Gamero
2
Propiedades de Estado
Propiedades de Estado Definiciones básicas
Cantidad
Temperatura
P
Propiedades de estado Definen el estado de una sustancia. El estado, representado como un sistema coordenado, depende al menos de dos propiedades.
1
P1 Curva de presión de vapor
P0
Se mide mediante una escala creada bajo una referencia determinada.
0
T0 8/13/10
Es una propiedad macroscópica que indica el contenido energértico de un cuerpo o una sustancia.
Rafael Gamero
T1
Ejemplo: Escala Celcius o centígrada referida al punto de congelación del agua.
T 3
8/13/10
Rafael Gamero
4
Propiedades de Estado
Propiedades de Estado
Temperatura
Temperatura
La escala Celcius (°C) se divide en 100 partes desde el punto de congelación hasta el punto de ebullición del agua. Es la escala de temperatura oficial del SI. La escala Fahrenheit (F) es la escala oficial en el sistema inglés. 8/13/10
Es acerca del equilibrio térmico entre diferentes cuerpos o sustancias.
Sensor de campo
“Si un cuerpo entra en conctacto con un segundo cuerpo, éste entrará en equilibrio con áquel. Y si un tercer cuerpo entra en contacto con los primero, también entrará en equilibrio térmico”.
Termopar
Termometro de ascenso capilar
Es la base de la medición de temperatura. 8/13/10
Rafael Gamero
Termómetro láser de superficies
7
8/13/10
Rafael Gamero
8
Propiedades de Estado
Propiedades de Estado
Presión
Presión
Diferentes unidades de presión
Se define como la relación fuerza sobre área: Fuerza ejercida sobre una determinada superficie.
P=
dF dA
P=
F A
La presión influye sobre los fluidos confinados contenidos en un sistema.
La presión puede ser ejercida en sistemas cilindro-pistón (abiertos o cerrados) y compresores y bombas centrífugos en flujos continuos.
!
8/13/10
!
Rafael Gamero
1 atm = 101325 Pa = 14.7 lbf/pulg2 (psi) Inglés SI 9
8/13/10
Propiedades de Estado
Rafael Gamero
Propiedades de Estado
Presión
Medición de la presión
Barómetro Manómetro de tanque de gas comprimido
Presión interna (gauge): Presión a la que se encuentra sometido un fluido en un sistema. • Puede ser positiva o negativa (succión). • Se mide con manómetro. Presión atmosférica: Presión ejercida por la atmósfera, medio circundante a un sistema. • Se mide con barómetro.
8/13/10
Presión absoluta: Presión interna + presión atmosférica. • Es la presión requerida en las ecuaciones de estado. Rafael Gamero
10
Manómetro de reloj Transductor de presión Manómetro decampo
Manómetro en “U” 11
8/13/10
Rafael Gamero
12
Propiedades de Estado
Ecuación de Estado
Propiedades intensivas y extensivas
Función de estado
Propiedades intensivas: Independientes de la masa. Ejemplo: temperatura, presión.
Las propiedades y cantidades que implican el contenido energético de una sustancia dependen del estado en que se encuentra esa sustancia.
P
Propiedades extensivas: Dependen de la masa. Ejemplo: volumen, energía. Propiedades específicas: Son las propiedades extensivas referidas a la unidad de masa. Si se refiere a la cantidad de moles, se llaman propiedades molares. 8/13/10
Rafael Gamero
2
P2
1
P1
13
Estado 1 T1 P1 v1 u1 e1
T1
8/13/10
T2 T
Rafael Gamero
Estado 2 T2 P2 v2 u2 ! e2
v = v(T,P) u = u(T,P)
e = e(T,P)
!
14
!
Ecuación de Estado
Ecuación de Estado
Ecuación de estado
Leyes de gases ideales
Es la expresión matemática que relaciona las propiedades de un estado entre si.
Ley de Charles - Gay Lussac
T
La ecuación de estado más representativa es la función de estado de gases ideales.
P2= cte
P3= cte
T3= cte T2= cte
La ecuación de gases ideales resulta de la asociación de ecuaciones (leyes de gases) que relacionan 2 propiedades:
8/13/10
• Ley de Charles - Gay Lussac • Ley de Boyle
Rafael Gamero
T1= cte P1= cte 15
8/13/10
V1
V3
V !
Rafael Gamero
A presión constante:
V1 V2 = T1 T2
V = cte T
Proceso isobárico
!
16
Ecuación de Estado
P
Leyes de gases ideales
Leyes de gases ideales
Ley de Charles - Gay Lussac
Ley de Boyle
A volumen constante:
V2= cte
V3= cte
P1 P2 = T1 T2
P3= cte P2= cte P1= cte
T !
T3
T1
P
A temperatura constante:
T2= cte
T3= cte
P = cte T
P1= cte P2= cte
Proceso isocórico
V1= cte 8/13/10
Ecuación de Estado
Rafael Gamero
!
T1= cte 17
8/13/10
Ecuación de Estado
V1
V3
P3= cte
!
T1= cte
P3= cte
! V2
PV = cte T
P1V1 P2V2 = T1 T2
T3= cte P2= cte
V1
18
Ecuación de Estado
Cambiando todas las propiedades:
P1= cte
8/13/10
Proceso isotérmico
De la ley combinada:
Ley combinada de gases T2= cte
PV = cte
V Rafael Gamero !
Leyes de gases ideales
P
P1V1 = P2V2
V Rafael Gamero
!
PV = cte T 19
8/13/10
cte = N o" = nR ! Según la teoría cinética molecular: !
PV = N o"T
Ecuación de estado de gases!ideales:
PV = nRT
Rafael Gamero
20
!
!
PV = cte.T
Ecuación de Estado
Ecuación de Estado
Leyes de gases ideales Según la teoría cinética molecular:
Ecuación de estado de gases ideales:
!
Escala de temperatura de la ecuación de estado
PV = N o"T PV = nRT
!: Constante de Boltzmann ! = 1.38066x10-23 J/K
PV = nRT
8/13/10
n=
P1= cte
!
m M
Rafael Gamero
T = -273.15°C T=0K 21
!
Ecuación de Estado Escala de temperatura de la ecuación de estado La escala absoluta, Kelvin en SI y Rankine en sistema inglés, debe utilizarse siempre para denotar las temperaturas en las ecuaciones de estado y relación de propiedades de las leyes de gases.
8/13/10
P2= cte
R: Constante de gases R = 8.3145 J/mol K
n: Número de moles (kmol) m: masa!(kg) M: Masa molecular (kg/kmol)
!
P3= cte
V
V=0 ? ¡Imposible!
No: Número de Avogadro No = 6.0221x1023 moléculas/mol