Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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PROPIEDADES DE LAS SUSTANCIAS PURAS
TABLA 3-4
Constantes que aparecen en las ecuaciones de estado de Beattie-Bridgeman y Benedict-Webb-Rubin
a) Cuando P está en kPa, v - está en m 3 /kmol, T en K y R u 8.314 kPa · m 3 /kmol · K, las cinco constantes de la ecuación
de Beattie-Bridgeman son:
Gas A 0 a B 0 b c
Aire 131.8441 0.01931 0.04611 0.001101 4.34 10 4
Argón, Ar 130.7802 0.02328 0.03931 0.0 5.99 10 4
Dióxido de carbono, CO 2 507.2836 0.07132 0.10476 0.07235 6.60 10 5
Helio, He 2.1886 0.05984 0.01400 0.0 40
Hidrógeno, H 2 20.0117 0.00506 0.02096 0.04359 504
Nitrógeno , N 2 136.2315 0.02617 0.05046 0.00691 4.20 10 4
Oxígeno, O 2 151.0857 0.02562 0.04624 0.004208 4.80 10 4
Fuente: Gordon J. Van Wylen y Richard E. Sonntag, Fundamentals of Classical Thermodynamics, versión sistema inglés/SI, 3a. ed., Nueva York, John Wiley &
Sons, 1986, p. 46, tabla 3.3.
b) Cuando P está en kPa, v - está en m 3 /kmol, T está en K y R u 8.314 kPa · m 3 /kmol · K, las ocho constantes
de la ecuación de Benedict-Webb-Rubin son:
Gas a A 0 b B 0 c C 0 a g
n-butano, 190.68 11021.6 0.039998 0.12436 3.205 10 7 1.006 10 8 1.101 10 3 0.0340
C 4 H 10
Dióxido de
carbono, CO 2 13.86 277.30 0.007210 0.04991 1.511 10 6 1.404 10 7 8.470 10 5 0.00539
Monóxido de
carbono, CO 3.71 135.87 0.002632 0.05454 1.054 10 5 8.673 10 5 1.350 10 4 0.0060
Metano, CH 4 5.00 187.91 0.003380 0.04260 2.578 10 5 2.286 10 6 1.244 10 4 0.0060
Nitrógeno, N 2 2.54 106.73 0.002328 0.04074 7.379 10 4 8.164 10 5 1.272 10 4 0.0053
Fuente: Kenneth Wark, Thermodynamics, 4a. ed., Nueva York, McGraw-Hill, 1983, p. 815, tabla A-21M. Publicado originalmente en H. W. Cooper
y J. C. Goldfrank, Hydrocarbon Processing 46, núm. 12, 1967, p. 141.
Van der Waals: 2 constantes.
Exacta en un intervalo limitado.
Beattie-Bridgeman: 5 constantes.
Exacta para ρ < 0.8r cr.
Benedict-Webb-Rubin: 8 constantes.
Exacta para ρ < 2.5r cr.
Strobridge: 16 constantes.
Más adecuada para cálculos
con computadora.
Virial: puede variar.
La exactitud depende del número
de términos usados.
FIGURA 3-57
En un intervalo más amplio, las ecuaciones
de estado complejas representan
el comportamiento P-v-T de gases con
mayor precisión.
Ésta y otras ecuaciones similares se llaman ecuaciones de estado viriales,
mientras los coeficientes a(T), b(T), c(T), etc., que son funciones únicamente
de la temperatura, se llaman coeficientes viriales. Éstos se determinan de
forma experimental o teórica a partir de la mecánica estadística, de donde
resulta obvio que a medida que la presión se aproxima a cero, los coeficientes
viriales desaparecerán y la ecuación se reducirá a la de estado de gas ideal.
El comportamiento P-v-T de una sustancia se puede representar con precisión
con la ecuación virial de estado en un ámbito amplio gracias a la inclusión de
suficientes términos. Las ecuaciones de estado analizadas aquí son aplicables
sólo a la fase gaseosa de las sustancias; por lo tanto, no se deben usar para
líquidos o vapores húmedos.
Complejas ecuaciones representan razonablemente bien el comportamiento
P-v-T de las sustancias, además de ser muy adecuadas para aplicaciones
de computadoras digitales. Sin embargo, para cálculos manuales se sugiere
emplear por convención las tablas de propiedades o las ecuaciones de estado
más simples. Esto es cierto especialmente para cálculos de volumen específico
porque todas las ecuaciones anteriores tienen a v como variable implícita
y requieren un método de prueba y error. La precisión de las ecuaciones de
estado de Van der Waals, Beattie-Bridgeman y Benedict-Webb-Rubin se ilustra
en la figura 3-58, en la que es evidente que la de Benedict-Weeb-Rubin es
por lo común la más precisa.