Comportamiento de Los Gases Ideales y Reales

UNIVERSIDAD DE AQUINO DE BOLIVIA GASES IDEALES Y REALES ING. PETROLEO Y GAS TRANSPORTE Y ALMACENAJE

COMPORTAMIENTO DE LOS GASES IDEALES Y REALES Gas ideal Microscópicamente el gas gas ideal ideal es un modelo abstracto., que cumple con los postulados de la teoría cinética de los gases gases.. El modelo más simple de un sistema de muchas partículas es el gas ideal. Por defnición es un gas que consta de partículas materiales puntuales de masa fnita, entre las cuales no existen ueras que act!an a distancia " cuando chocan, lo hacen siguiendo las le"es de colisiones de las eseras. #os gases sufcientemente enrarecidos son los que más corresponden a las propiedades del del gas gas idea ideal. l. #os #os sist sistema emas s gase gaseos osos os idea ideale les s son son aque aquell llos os regid egidos os por por generaliaciones basadas en la experiencia " en la actualidad explicada por la teoría cinética molecular. molecular. $n gas puede considerarse ideal a altas temperaturas " ba%as presiones.

Teoría Ci!"i#a de los Gases Ideales Para expli explicar car el compo comporta rtamie miento nto de los gases gases ideale ideales, s, &lausiu &lausius, s, Max'e Max'ell ll " (olt (oltm man an crea crearo ron n un mode modelo lo llam llamad ado o )eorí eoría a ciné cinéti tica ca de los los gase gases, s, los los postulados de esta teoría son* + #as #as sust sustan anci cias as está están n cons consti titu tuid idas as por por molé molécu cula las s pequ pequee-ís ísim imas as ubic ubicad adas as a gran gran dist distan anci cia a entr entre e sí sí su /olumen se considera despreciable en comparación con los espacios /acíos que ha" entre ellas. ++ #as moléculas de un gas son totalmente independientes unas de otras, de modo que no existe atracción intermolecular alguna. +++ #as moléculas de un gas se encuentran en mo/imiento continuo, en orma desordenada chocan entre sí " contra las paredes del recipiente, de modo que dan lugar a la presión del gas. +0 #os choques de las las moléculas son elásticos, no ha" pérdida ni ganancia de energ energía ía cinéti cinética, ca, aunque aunque puede puede exist existir ir trans transer erenc encia ia de energí energía a entre entre las moléculas que chocan. 0 #a energía cinética media de las moléculas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas se considera nula en el cero absoluto


$Q%! es el &as ideal' &on el fn de acilitar el estudio de los gases, se desarrolló el modelo del &as ideal (o &as )er*e#"o+, el comportamiento de dicho gas hipotético se explica por las le"es empíricas de (o"le, &harles " 1a"2#ussac, a todas las presiones " temperaturas. #as principales características del gas ideal, de acuerdo con la Teoría Ci!"i#a de los &ases, son las siguientes* •

• •

• •

Está constituido por partículas con masa mu" peque-a, que no tienen /olumen. #as partículas se hallan en mo/imiento caótico permanente. El choque de las partículas con las paredes del recipiente que las contiene, origina una uera promedio por unidad de área, es decir, una presión. 3o existe atracción intermolecular. #os choques de las partículas son perectamente elásticos, es decir no existe pérdida de energía por ricción.

$E ,%! #odi#ioes el #o-)or"a-ie"o de % &as real se a)roi-a al de % &as ideal' #os gases reales, presenta un comportamiento aproximadamente ideal a )resioes /a0as 1 "e-)era"%ras al"as, condiciones en las existe un gran espacio 4libre5 para el mo/imiento de las moléculas " por lo tanto, es peque-a la uera de atracción intermolecular.

Le1 de los &ases Ideales 6e han desarrollado le"es empíricas que relacionan las /ariables macroscópicas en base a las experiencias en laboratorio realiadas. En los gases ideales, estas /ariables inclu"en la presión 7p, el /olumen 70 " la temperatura 7). #a le" de (o"le 2 Mariotte relaciona in/ersamente las proporciones de /olumen " presión de un gas, manteniendo la temperatura constante*


P8. 08 9 P: . 0: #a le" de 1a"2#ussac afrma que el /olumen de un gas, a presión constante, es directamente proporcional a la temperatura absoluta*

; #a le" de &harles sostiene que, a /olumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del sistema*

; ; En ambos casos la temperatura se mide en ?@ 9 A?& "a que no podemos di/idir por cero, no existe resultado. Be las tres se deduce la le" uni/ersal de los gases*

Gases reales $n &as real, en opuesto a un gas ideal o perecto, es un gas que exhibe propiedades que no pueden ser explicadas enteramente utiliando la le" de los gases ideales. Para entender el comportamiento de los gases reales, lo siguiente debe ser tomado en cuenta* •

eectos de compresibilidad

•

capacidad calorífca específca /ariable

•

ueras de 0an der Caals

•

eectos termodinámicos del no2equilibrio

•

cuestiones con disociación molecular " reacciones elementales con composición /ariable.


Para la ma"oría de aplicaciones, un análisis tan detallado es innecesario, " la aproximación de gas ideal puede ser utiliada con raonable precisión. Por otra parte, los modelos de gas real tienen que ser utiliados cerca del punto de condensación de los gases, cerca de puntos críticos, a mu" altas presiones, " en otros casos menos usuales. 6on los gases que existen en la naturalea, cu"as moléculas están su%etas a las ueras de atracción " repulsión. 6olamente a ba%as presiones " altas temperaturas las ueras de atracción son despreciables " se comportan como gases ideales. 6i se quiere afnar más o si se quiere medir el comportamiento de alg!n gas que escapa al comportamiento ideal habrá que recurrir a las ecuaciones de los gases reales las cuales son /ariadas " más complicadas cuanto más precisas.

$Q%! es el &as real' #os gases reales no se expanden infnitamente, sino que llegaría un momento en el que no ocuparía más /olumen. Esto se debe a que entre sus átomos D moléculas se establecen unas ueras bastante peque-as, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas de Van der Waals. El comportamiento de un gas suele concordar más con el comportamiento ideal cuanto más sencilla sea su órmula química " cuanto menor sea su reacti/idad 7tendencia a ormar enlace químico. sí por e%emplo los gases nobles al ser monoatómicos " tener mu" ba%a reacti/idad, sobre todo el helio, tendrán un comportamiento bastante cercano al ideal. #es seguirán los gases diatómicos, en particular el más li/iano, el hidrógeno.

Menos ideales serán los triatómicos como el dióxido de carbono, el caso del /apor de agua es a!n peor "a que la molécula al ser polar tiende a establecer puentes de hidrógeno lo cual reduce a!n más la idealidad. Bentro de los gases orgánicos, el que tendrá un comportamiento más ideal será el metano perdiendo idealidad a medida que se engrosa la cadena de carbono. sí es de esperar que el butano tenga un comportamiento más le%ano a la idealidad.


)ambién se pierde la idealidad en condiciones extremas, altas presiones o ba%as temperaturas. Por otra parte la concordancia con la idealidad puede aumentar si traba%amos a ba%as presiones o altas temperaturas.

E#%a#i2 de Va der 3alls )ara % &as real4

Bónde* • • • • •

P * presión 0 * /olumen n * n!mero de mol2g ) * "e-)era"%ra a, b* parámetros moleculares de gas real que caracterian propiedades " estructura de sus moléculas.

&abe mencionar que a " b son constantes particulares de cada gas, independientes de la presión " temperatura. Por e%emplo para el F : * a 9 A,:GG Hatm2#: D mol:I , b 9 A,A:JJ H# D molI &on la llegada de la teoría atómica de la materia, las le"es empíricas antes mencionadas obtu/ieron una base microscópica. El /olumen de un gas reKe%a simplemente la distribución de posiciones de las moléculas que lo componen. Más exactamente la /ariable macroscópica 0 representa el espacio disponible para el mo/imiento de una molécula. #a presión de un gas que puede medirse con manómetros situados en las paredes del recipiente registra el cambio medido de momento lineal que experimentan las moléculas al chocar contra las paredes " rebotar en ellas. #a temperatura del gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas, por lo que depende del cuadrado de su /elocidad.

TIPOS DE BRIDAS Brida ("%/erías+ Brida es el elemento que une dos componentes de un sistema de tuberías, permitiendo ser desmontado sin operaciones destructi/as, gracias a


una circunerencia de agu%eros a tra/és de los cuales se montan pernos de unión.

Par"es de %a Brida la &uello Biámetro de pernos &ara Ti)os de /ridas • • • •

#os dise-os de las bridas más habituales son* •

(ridas de cuello para soldadura

•

(ridas locas 7 lap joints .8

•

Be enchue " soldadura

•

(ridas roscadas

•

(ridas ciegas :

•

(ridas de aislamiento eléctrico >

•

(ridas en ocho G

Ti)os de #aras #as caras de las bridas están abricadas de orma estándar para mantener unas dimensiones concretas. #as caras de las bridas estándar más habituales son* •

&ara plana 7LL Kat ace

•

&ara con resalte 7L raised ace

•

&ara con anillo 7)N

Bridas ASME5ANSI


#as bridas para tuberías seg!n los estándar 6MED36+ (8J.O O o 6MED36+ (8J.G=J normalmente están hechas a partir de or%a con las caras mecaniadas. 6e clasifcan seg!n su clase de presión 7una relación a partir de la cual se puede obtener una cur/a seg!n la resistencia al eecto con%unto presión2temperatura. #as clases de presión 7 pressure classes o rating , en inglés se expresan en libras por pulgada cuadrada 7 o, simplemente, el símbolo Q.

#as clases más usuales son* 8OAQ, >AAQ, JAAQ, RAAQ, 8OAAQ " :OAAQ, aunque 6ME (8J.G= reconoce la clase =OQ la cual está pensada para presiones " temperaturas de traba%o de ba%a exigencia. &uanto ma"or es la clase de presión de las bridas de una red de tuberías, ma"or resistencia presentará dicha red al eecto con%unto de la presión " la temperatura. sí, por e%emplo, un sistema con clase 8OAQ diícilmente soportaría unas condiciones de presión " temperatura de >A bar " 8OA S&, mientras que una clase >AAQ sería la ideal para esas condiciones. &uanto ma"or es la clase de tuberías de una brida, ma"or es su precio, por lo que resultaría un gasto no %ustifcado el empleo de unas bridas de JAAQ para este caso concreto.

Ma"eriales #os materiales usados normalmente son 7seg!n designación 6ME* •

628AO =

•

62:JJ T

•

628T: R


Ui2 /ridada.

. Bridas e "%/erías de a#ero ioida/le (e )ri-er )lao+


T%/ería #o /rida6 /rida #ie&a 1 #o aillo #e"rador.

Comportamiento de Los Gases Ideales y Reales

Recommend Documents