¡Descarga Análisis de procesos termodinámicos de gases: Joule-Thomson y ecuaciones legadas y más Apuntes en PDF de Fisioterapia solo en Docsity! DATOS Intervalo de 0 a 50 bar Sustancia: Aire Masa[g] 58 25 50 1 0.2 DESARROLLO ∆T[°C] -9.8 15.2 T 1 [°C] P 1 [bar] P 2 [bar] μ JT [°C/bar] T 2 [°C] Incognita -La temperatura final del gas si 58 g de aire a 25°C y 50 bars experimentan un flujo de Joule-Thomson hasta una presión final de 1 bar. Suposiciones - Sistema Aislado. - Proceso Isoentálpico. - Paredes adiabáticas. - El aire como gas real. - Sustancia pura. - Sistema en reposo, ∆EC y ∆EP son despreciables. Análisis - Nuestro sistema muestra en un inicio una presión de 50 bar, por lo que nuestro gas se encuentra comprimido; para luego disminuir a una presión de 1 bar y expandirse. - Debido a que el sistema es isoentálpico nuestra masa no influye. -Al tener un μJT positivo, la presión disminuye y el gas se enfria T2 = 15.2°C. - Se obtuvo un cambió de temperatura, de-9.8°C en nuestro sistema. - Se utiliza correctamente el valor μJT, pues se encuentra en el rango de nuestras presiones. Incognita -La temperatura final del gas si 58 g de aire a 25°C y 50 bars experimentan un flujo de Joule-Thomson hasta una presión final de 1 bar. Ecuaciones 𝜇_𝐽𝑇= 〖 (𝜕𝑇/ 𝜕𝑃) 〗 _𝐻 (2.64) ∆𝑇/∆𝑃 ; 𝐻 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑇=𝜇_𝐽𝑇 𝑑𝑃 ∆𝑇=𝜇_𝐽𝑇 ∫1_1^2▒𝑑𝑝 ∆𝑇= 𝜇_(𝐽𝑇 ) ∆𝑝 ∆𝑇=𝑇_2 − 𝑇_1 𝑇_2=∆𝑇+ 𝑇_1 Suposiciones - Sistema Aislado. - Proceso Isoentálpico. - Paredes adiabáticas. - El aire como gas real. - Sustancia pura. - Sistema en reposo, ∆EC y ∆EP son despreciables. Aire DATOS Sustancia: gas prefecto R[J/mol*K] 8.31439 R[atm*L/mol*K] 0.0820567 2.5R 20.785975 n[mol] 2 Para el Inciso a) DESARROLLO 1 29.1004 20 121.8670 40 243.7339 q[J] 7092.74563 -20 -2026.49875 ΔU[J] 5066.24688 ΔH[J] 7092.74563 Para el Inciso b) DESARROLLO 1 243.73391 40 121.8670 0.5 w[J] 0 ΔU[J] -5066.24688 q[J] -5066.24688 ΔH[J] -7092.74563 C v,m C v,m [J/mol*K] P[atm] C p,m [J/mol*K] V 1 [L] T 1 [K] V 2 [L] T 2 [K] W rev [atm*L] W rev [J] P 1 [atm] T 1 [K] V[L] T 2 [K] P 2 [atm] Incognita Calcule q, w, ∆𝑈 y ∆𝐻: a) Expansión isobárica reversible desde (1.00 atm, 20.0 dm3). b) Cambio isocórico reversible desde (1.00 atm, 40.0 dm3) hasta (0.500 atm, 40.0 dm3). c) Compresión isotérmica reversible desde (0.500 atm, 40.0 dm3) hasta (1.00 atm, 20.0 dm3). d) Bosqueje cada proceso en el mismo diagrama P-V. Para el Inciso c) DESARROLLO 0.5 T[K] 121.866953 40 w[J] 1404.6619 1 q[J] -1404.6619 20 ΔU[J] 0 ΔH[J] 0 Para un proceso cíclico q[J] 621.8369 W[J] -621.8369 ΔU[J] 0 ΔH[J] 0 P 1 [atm] V 1 [L] P 2 [atm] V 2 [L] 1 0.5 1 a) 2 b) 3 20 40 [atm] [L] c) Análisis - Para el inciso a) con una presión constante, nuestro ∆𝐻 es igual al calor; también se muestra un w negativo pues se realiza un trabajo hacia los alrededores. - Para el inciso b), el volumen se mantiene constante a lo largo del proceso, el trabajo (w) es cero. - Para el inciso c), al trabajarse con un modelo de gas ideal, la energía interna es función exclusivamente de la temperatura, por lo que U es constante en nuestro proceso isotérmico. Incognita Calcule q, w, ∆𝑈 y ∆𝐻: a) Expansión isobárica reversible desde (1.00 atm, 20.0 dm3). b) Cambio isocórico reversible desde (1.00 atm, 40.0 dm3) hasta (0.500 atm, 40.0 dm3). c) Compresión isotérmica reversible desde (0.500 atm, 40.0 dm3) hasta (1.00 atm, 20.0 dm3). d) Bosqueje cada proceso en el mismo diagrama P-V. Ecuaciones Para el inciso a) 𝑤_𝑟𝑒𝑣=−∫24_1^2▒𝑃 𝑑𝑉, 𝑃_𝑐𝑡𝑒 (2.27) 𝑤_ =𝑟𝑒𝑣 −𝑃(𝑉_2−𝑉_1) Para un gas ideal 𝑃𝑉=𝑛𝑅𝑇 ⇒ "T =" 𝑃𝑉/𝑛𝑅 𝐶_(𝑝,𝑚 ) −𝐶_(𝑉,𝑚)=𝑅 (2.72) 𝐶_( , 𝑝 𝑚 )= R + 𝐶_( ,𝑉 𝑚) 𝑞_𝑝=𝑚∫24_𝑇1^𝑇2▒ 〖𝐶 _𝑝 (𝑇)𝑑𝑇 〗 (2.32) 𝑞=𝑚𝐶_𝑝 ∆𝑇 ∆𝑈=𝑞+𝑤 (2.39) ∆𝐻=𝑞_𝑃 (2.46) Ecuaciones Para el inciso b) 𝑤=0 ∆𝑈=∫_𝑇1^𝑇2▒ 〖𝐶 _ 𝑉 𝑑𝑇 〗 (2.80) ∆𝑈= 𝐶_𝑣 (𝑇_2−𝑇_1) ∆𝑈=𝑞_𝑉 Para un gas ideal 𝑃𝑉=𝑛𝑅𝑇 ⇒ "T =" 𝑃𝑉/𝑛𝑅 ∆𝐻= ∆𝑈+𝑛𝑅∆𝑇 A B C
