Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 13
Este valor es 33 por ciento menor que el supuesto. Por consiguiente, se deben
repetir los cálculos con un nuevo valor de V m . Cuando se repiten los cálculos,
se obtiene: 0.738 m 3 después de la segunda iteración, 0.678 m 3 después de
la tercera y 0.648 m 3 después de la cuarta. Este valor no cambia con más
iteraciones. Por lo tanto,
V m 0.648 m 3
Comentario Advierta que los resultados obtenidos en los incisos b), c) y d)
son muy cercanos. No obstante, difieren mucho de los valores de gas ideal.
De modo que tratar una mezcla de gases como un gas ideal puede producir
errores inaceptables a presión elevada.
13-3 PROPIEDADES DE MEZCLAS DE GASES:
GASES IDEALES Y REALES
Considere una mezcla de gases que contiene 2 kg de N 2 y 3 kg de CO 2 .
La masa total (una propiedad extensiva) de esta mezcla es 5 kg. ¿Cómo se
encuentra el resultado? Bien, sólo se suma la masa de cada componente. Este
ejemplo sugiere una manera simple de evaluar las propiedades extensivas de
una mezcla no reactiva de gases ideales o gases reales: únicamente se suman
las contribuciones de cada componente mezclado (Fig. 13-11). Así, la energía
interna, la entalpía y la entropía totales de una mezcla de gases se expresan
respectivamente como
U m a
k
S m a
k
(13-13)
(13-14)
(13-15)
Con una lógica similar, los cambios en la energía interna, la entalpía y la
entropía de una mezcla de gases durante un proceso se expresan, respectivamente,
como
¢U m a
k
i1
¢H m a
k
i1
¢S m a
k
i1
i1
H m a
k
i1
i1
U i a
k
S i a
k
¢S i a
k
i1
¢U i a
k
i1
¢H i a
k
i1
i1
i1
H i a
k
i1
m i u i a
k
m i s i a
k
m i ¢u i a
k
m i ¢h i a
k
m i ¢s i a
k
(13-16)
(13-17)
(13-18)
Reconsidere ahora la misma mezcla y supóngase que tanto el N 2 como el
CO 2 están a 25 °C. La temperatura (una propiedad intensiva) de la mezcla es,
como se supone, también de 25 °C. Advierta que no se suman las temperaturas
de los componentes para determinar la temperatura de la mezcla. En lugar
de esto, se emplea algún tipo de esquema para promediar un planteamiento
característico al determinar las propiedades intensivas de una mezcla de
gases. La energía interna, la entalpía y la entropía de una mezcla por unidad
de masa o por unidad de mol de la mezcla, puede determinarse si se dividen
las ecuaciones anteriores entre la masa o el número de moles de la mezcla (m m
o N m ). Así se obtiene (Fig. 13-12)
i1
i1
m i h i a
k
i1
N i s i
i1
i1
i1
N i u i
N i h i
N i ¢u i
N i ¢h i
N i ¢ s i
1kJ2
1kJ2
kJ K
1kJ2
1kJ2
1kJ>K2
2 kmol A
6 kmol B
U A = 1 000 kJ
U B = 1 800 kJ
U m = 2 800 kJ
FIGURA 13-11
Las propiedades extensivas de una
mezcla están determinadas por la
suma de las propiedades de sus componentes.
2 kmol A
3 kmol B
u
- A = 500 kJ/kmol
u-
B = 600 kJ/kmol
u-
m = 560 kJ/kmol
FIGURA 13-12
Las propiedades intensivas de una
mezcla se determinan mediante el promedio
ponderado.