FISICOQUÍMICA Ic

Tema Nº 3

(04-10-12)

Gas perfecto

Se define como un gas cuyas propiedades, aunque no sean las de un gas real, sean aproximadamente las de un gas real a bajas presiones ( ).

Para un gas real, en el límite, cuando la P tiende a 0, su ecuación de estado se transforma a P.V = n.R.T.

Además, )P,(fU

P

Expansión Libre. Energía Interna de un Gas

Paredes rígidas

Sistema adiabático separado en dos compartimientos por un tabique

Si se suprime el tabique y el gas experimenta una expansión libre donde W = 0 y Q = 0:

Según el Primer Principio:

UQ

tetanconsU

0UUQ

WdUQ 0

0

La expresión: Coeficiente de Joule ó de Expansión Libre ( )

Si: (a)

Si (b)

Con las expresiones (a) y (b) se demuestra que U no es función de P y V, sino solamente función de la temperatura.

0dP.P

U0dP.

dP

dUd.

d

dUdU)P,(fU

P

0dV.V

U0dV.

dV

dUd.

d

dUdU)V,(fU

V

UdV

dJ

00

0 0

Definición de gas ideal

0dV.V

U

0dP.

P

U

)(fU

Para un proceso infinitesimal cuasiestático

Cv a V = cte. es:

PdVdUQ

VVV

QUC

Definición de Cv (1)

Para un gas ideal, )(fU

d.CdUU

C VV

PdVd.CQ V (2)

solamente,

Trabajo de expansión

Para un gas “ideal” es: )V,(fU

d.CdUdV.dV

dUd.

d

dUdU)V,(fU V

V

CV

0

0

d.CUU V*0

Para un gas “real” es:

dV.V

Ud.CUU

U

U

V*0

00

dP.Vd.R.nd.CQ V

Formas del Primer Principio

PdVdUQ

PdVd.CQ V (1)

Dividiendo por a P = cte.d

dP.Vd.CQ

dP.Vd).nRC(QnRCQ

P

VVP

(2)CP

(3)

WdUQ

Proceso de Extrangulamiento de un Gas

P1

T1

P2

T2

Tapón poroso

P P

La expansión es muy lenta de modo que sea P ~ cte. a ambos lados del tapón.

W = P2.V2 – P1.V1 W hecho en el gas

Q = 0 (adiabático)

La pérdida de energía del sistema es como W.

WUQ 0

WU

21

222111

112212

HH

UVPUVP

)V.PV.P()UU(

H = Entalpía

Coeficiente de Joule - Kelvin

dP.dP

dHd.

d

dHdH)P,(fH

P

)P,T(fH

HP

P

dP.P

HdT.

H

dP.dP

dHd.

d

dH0

CP

P

H

PC

HP

P

H

C

1

P PHJK

JK Coeficiente de Joule-Kelvin

0JK

T,0JK

T,0JK