Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
Por unidad
de masa
v, m 3 /kg
u, kJ/kg
h, kJ/kg
Por unidad
de mol
v, m 3 /kmol
u, kJ/kmol
h, kJ/kmol
donde R u es la constante universal de los gases y M es la masa molar (llamada
también peso molecular) del gas. La constante R u es la misma para todas
las sustancias y su valor es
789
R u
8.31447 kJ>kmol # K
8.31447 kPa # m 3 >kmol # K
0.0831447 bar # m 3 >kmol # K
(3-11)
1.98588 Btu>lbmol # R
10.7316 psia # pie 3 >lbmol # R
1 545.37 pie # lbf lbmol # R
La masa molar M se define como la masa de un mol (llamada también gramo-mol,
abreviado gmol) de una sustancia en gramos, o bien, la masa de un
kmol (llamada también kilogramo-mol, abreviado kgmol) en kilogramos. En
unidades inglesas es la masa de 1 lbmol en lbm. Note que por la forma en que
está definida, la masa molar de una sustancia tiene el mismo valor numérico
en ambos sistemas de unidades. Cuando se dice que la masa molar del nitrógeno
es 28, significa que la masa de un kmol de nitrógeno es 28 kg, o que
la masa de 1 lbmol de nitrógeno es 28 lbm. Es decir, M 28 kg/kgmol
28 lbm/lbmol. La masa de un sistema es igual al producto de su masa molar
M y el número de moles N:
FIGURA 3-44
Las propiedades por unidad de mol se
denotan con un guión superior.
m MN 1kg2
(3-12)
Los valores de R y de M para varias sustancias se presentan en la tabla A-1.
La ecuación de estado del gas ideal se escribe de varias maneras diferentes:
V mv ¡ PV mRT
(3-13)
mR 1MN2R NR u ¡ PV NR u T
V Nv ¡ Pv R u T
(3-14)
(3-15)
donde v es el volumen molar específico, es decir, el volumen por unidad de
mol (en m 3 /kmol o pie 3 /lbmol). En este libro, el guión que aparece arriba de
una propiedad denota valores basados en unidad de mol (Fig. 3-44).
Al escribir dos veces la ecuación 3-13 para una masa fija y simplificar, las
propiedades de un gas ideal en dos estados diferentes se relacionan entre sí
por medio de
P 1 V 1
T 1
P 2 V 2
T 2
(3-16)
FIGURA 3-45
La relación de gas ideal suele no ser aplicable
a gases reales; por consiguiente, se
debe tener cuidado al usarla.
© Reimpreso con autorización especial de King
Features Syndicate.
Un gas ideal es una sustancia imaginaria que obedece a la relación Pv RT
(Fig. 3-45). Experimentalmente, se ha observado que la relación de gas ideal
se aproxima mucho al comportamiento P-v-T de los gases reales a bajas densidades:
ya que bajo condiciones que implican presiones bajas y temperaturas
altas la densidad de un gas disminuye y se comporta como gas ideal. A qué se
refiere con baja presión y alta temperatura se explicarán posteriormente.
Para intereses prácticos, muchos gases familiares como el aire, nitrógeno,
oxígeno, hidrógeno, helio, argón, neón, criptón e incluso algunos más pesados
como el dióxido de carbono, pueden tratarse como gases ideales con un
margen de error insignificante (con frecuencia menor a 1 por ciento). Sin
embargo, los gases densos, como el vapor de agua en las centrales eléctricas
y el vapor de refrigerante en los refrigeradores, no deben considerarse como
gases ideales, por lo que es necesario usar tablas de propiedades.