Gases ideales

Concepto de gas ideal:

El gas idea es un modelo matemático que relaciona las variables Presión(P), temperatura(T), Volumen(V) un número de moles(n) de una sustancia imaginaria cualquiera

Para obtener dicho modelo imaginemos un recipiente de volumen V, que contiene “n” moléculas de una sustancia cualquiera y que se mueven al azar en el recipiente,

Supongamos que

El volumen que ocupan las moléculas es despreciable comparado al volumen del recinto.

Las moléculas no se atraen entre ellas y por lo tanto el movimiento molecular de una molécula se ve afectada por la presencia de otra molécula

De esta forma se deduce la siguiente relación

PV=n*R*T

PV= (m/M) R*T

Dónde:

P: Presión

V: volumen      

n: número de moles

R: constante universal de los gases

T: Temperatura en kelvin

Gases Reales:

Las únicas sustancia reales que siguen la ecuación del gas ideal(o sea que las variables P, V, T y n se relacionan por PV=nRT), son los gases reales a baja presión

·         Se considera “bajas presiones” a presiones inferiores a 5 o 10 atm, aunque estos límites dependen del gas y la temperatura.

PROCESO ISOBÁRICO

Si la presión no cambia durante un proceso, se dice que éste es isobárico

 

  

PROCESO ISOCORO O ISOMÉTRICO

En un proceso que se efectúa a volumen constante sin que haya ningún desplazamiento, el trabajo hecho por el sistema es cero.

Es decir, en un proceso isocórico no hay trabajo realizando por el sistema. Y no se adiciona calor al sistema que ocasione un incremento de su energía interna.

 

PROCESO ISOTÉRMICO

Es un proceso en el cual la temperatura permanece constante durante la operación. La energía interna de un gas es función de la temperatura exclusivamente.

PROCESO ADIABÁTICO

Durante un proceso adiabático para un gas perfecto, la transferencia de calor hacia el sistema o proveniente de él es cero. El cambio de presión con respecto al volumen obedece la ley
Es cuando un sistema no gana ni pierde calor, es decir, Q = 0. Este proceso puede realizarse rodeando el sistema de material aislante o efectuándolo muy rápidamente, para que no haya intercambio de calor con el exterior.

                               

Termodinámica

  

1era ley de la termodinámica

Ley de la conservación de la energía.

La energía no se puede crear ni destruir si no que siempre se va a mantener constante

Calor:

El calor es otra de las formas en las que los cuerpos pueden transmitir su energía a otros cuerpos. También se trata de una energía en tránsito, es decir una energía que "está viajando" de un cuerpo a otro.
La forma de transmitir la energía a través del calor es mediante la existencia de una diferencia de temperatura y que ambos cuerpos deben de estar en contacto térmico. El calor transmitido de un cuerpo a otro puede causarle diferentes tipos de efectos: cambio de temperatura, de estado, de dimensiones, etc.

Energía interna:

La energía interna de un cuerpo es la suma de la energía de todas las partículas que componen un cuerpo. Entre otras energías, las partículas que componen los cuerpos tienen masa y velocidad, por lo tanto tienen energía cinética interna. También tienen fuerzas de atracción entre ellas, por lo que tienen energía potencial interna.

La energía interna es muy difícil de calcular ya que son muchas las partículas que componen un cuerpo y tienen muchos tipos diferentes de energía. Lo que se suele hacer es calcular la variación de energía interna.

Trabajo:

El trabajo es una de las formas en las que los cuerpos pueden transmitir su energía a otros cuerpos. Es por tanto una energía en tránsito, es decir una energía que "está viajando" de un cuerpo a otro.
La forma de transmitir la energía a través del trabajo es mediante la aplicación de fuerzas de un cuerpo sobre otro. Para que haya trabajo, estas fuerzas deben provocar: un desplazamiento del cuerpo (cambio de posición) o un cambio de volumen (que ocupe más o menos

Q= ∆U + W

Dónde:

Q: Es la energía transmitida en forma de calor a un sistema en forma de calo en caloría (cal) o joules (j).

∆U: Es el cambio de la energía interna del sistema en joule

W: Es la energía transmitida en forma de trabajo al sistema por el sistema. (Joule)

Transferencia de calor

La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura.

Para formar un equilibrio térmico esto ocurre cuando dos porciones cuales sean de un sistema se encuentran en equilibrio térmico se dice que el sistema mismo está en equilibrio térmico o que es térmicamente homogéneo.

Figura 1

 

En la figura 1 se muestra las diferentes formas en que se puede propagar el calor.

Conducción

Mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basados en el contacto directo de las partículas

Convección

Se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.

Radiación

Las sustancias que intercambian calor no tienen que estar en contacto, sino que pueden estar separadas por un vacío

Q/t=k.A(Tcaliente-Tfrio)/D

                                       

Dónde:

Q= calor transferido en el tiempo = t

k= Conductividad termica de la barrera

A= Area

T= temperatura

D= grosor de la barrera

Aplicación en la química

En la destilación es necesaria una transferencia de calor. Este método es usado en las industria ya sea para hacer licor o para un mejor aprovechamiento del petróleo.