GASES IDEALES
1.- Definición de gas ideal
Es aquel que cumple con las leyes de Gai Lussac y Boyle-Marriotte. En realidad no existen gases ideales, sin embargo en termodinámica para su estudio a algunos gases se los consideran ideales (ej aire). Los gases ideales cumplen con la ecuación de estado pV=mRT
2.- Experiencia de Joule para gases ideales
La experiencia de Joule para los gases ideales pone en manifiesto la equivalencia entre dos formas de energía: la mecánica y la calorífica. Joule además manifestó como la energía mecánica puede producir energía calorífica y siempre en la misma proporción. La energía interna de un gas ideal es solo función de la temperatura.
3.- Experiencia de Joule-Thompson para gases ideales
Cuando un gas sufre una expansión a través de un obstáculo o estrangulamiento, a presiones y temperaturas adecuadas, se produce una disminución de su temperatura. El enfriamiento por efecto de Joule-Thomson será más pronunciado a temperaturas bajas y presiones bajas. La disminución de presión y el descenso de temperatura provocado por este efecto, produce la licuación del gas.
4.- Leyes de Dalton y Amagat
Ley de Dalton: En una mezcla de gases la presión total que soporta la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales correspondientes a cada componente. La presión parcial es aquella a la que estaría sometido cada componente si estuviera solo ocupando el volumen de la mezcla a la misma temperatura a la que ella se encuentra. Ley de Amagant: En una mezcla de gases el volumen total que la mezcla ocupa es igual a la suma de los volúmenes parciales correspondientes a cada componente. El volumen parcial es aquel que ocuparía cada componente de la mezcla encontrándose solo sometido a la presión total que existe en la mezcla y la misma temperatura que reina ella.
GASES REALES
5.- Ley de estados correspondientes de Van Der Walls
La ley de estados correspondientes dice que Gases distintos en estados correspondientes se comportan de la misma manera, denominándose estados correspondientes aquellos que les corresponderían iguales parámetros reducidos. No se cumple del todo en la práctica porque si trazamos el diagrama de isotermas de Andrews utilizando parámetros reducidos (Vr,Pr,Tr) los resultados de este método no corresponden exactamente al comportamiento real de los gases.
6.- Coeficiente de compresibilidad Z
El coeficiente de compresibilidad Z es un coeficiente que permite adaptar la fórmula de los gases ideales a los gases reales, en donde P.v es distinto de m.R.T entonces P.v=m.Z.R.T. Z no es una constante sino que es función del estado del gas Z= f (Pr;Tr). El diagrama de compresibilidad nos permite determinar el coeficiente para un estado de un gas real cualquiera cuando se conocen dos de los 3 parámetros.
7.- Aplicación del coeficiente de compresibilidad en mezclas de gases
El Z en una mezcla de gases se define de la siguiente manera: a) Defino los parámetros pseudocríticos Psc Tsc b) Con los volúmenes críticos se determina un volumen pseudo crítico Vssc c) y con ellos se determinan los parámetros Psr=p/psc Tsr=t/tsc Vssr=v/Vssc. Y con estos parámetros se determina el coeficiente de compresibilidad.
8.- Sistemas Abiertos y Cerrados
-Sistema cerrado: es aquel que si durante el proceso en estudio no entra ni sale masa del mismo. -Sistema abierto: es aquel que si durante el proceso entra y/o sale masa del mismo Clasificación SA: -un sistema abierto es circulante, cuando la masa que entra = sale durante el fenómeno -un sistema abierto está en régimen no permanente, cuando entra y no sale o sale y no entra, o también cuando la cantidad que sale no es igual a la que entra
9.- Energía interna y entalpía para gases reales e ideales
La energía interna – para gases reales v° y t° entalpía – para gases reales p° y t° – para gases ideales t° – para gases ideales t°
TRANSFORMACIONES
10.- Transformaciones termodinámicas poli trópicas
Una Transf. Poli trópica es toda aquella durante la cual el calor específico se mantiene constante. El coeficiente m se denomina al exponente de la poli trópica donde para cada valor del calor específico corresponde un valor de m.
11.- Exponente de una poli trópica
No puede ser negativo. m varía de 0 a ∞ m=1 isotérmica, m=1,41 adiabática, m=0 isobara, m=∞ isocora m=cp-c/cv-c
12.- Trabajo en una poli trópica
Si cambia. Sistema cerrado Lc=L Sistema abierto Lc= m . L m (politr)
13.- Tipos de transformaciones
-Transformaciones Isocoras: es el caso en el que el volumen del sistema permanece constante. Durante la transformación. El exponente de la poli trópica m=∞; L=0. Se cumple el 1er principio de la Termo, y es por eso que al no haber L intercambiado, el Q=ΔU -Transformaciones Isobaras: en este tipo de transformación se mantiene constante la p°. El exponente de la poli trópica m=0; L=∫P dv como p=cte L=p(v2-v1) -Transformaciones Isotérmicas: En este tipo de transformación se mantiene constante la t°. El expo m=1; ΔU=0 Q=L= RT Ln p1/p2 = RT In V2/V1 -Transformación Adiabáticas: Una transformación es adiabática cuando no intercambia calor con el medio en ningún momento de la misma. Q=0..el expo m=1,41 ΔU=-L Tipos de adiabáticas: -reversibles: Q=0 S2=S1 ΔS=0 -irreversible: Q=0 S2≠S1 ΔS≠0
COMPRESORES
14.- Espacio nocivo de un compresor alternativo
En los componentes existe un volumen del cilindro que no es barrido por el pistón, que se lo denomina espacio nocivo. Dicho espacio existe por la necesidad de dejar un huelgo entre la cabeza del pistón y la tapa del cilindro a fin de permitir el movimiento de las válvulas y además tener en cuenta las dilataciones del aparato al elevarse las temperaturas. En resumen es el volumen del cilindro que no es barrido por el pistón.
15.- Rendimiento volumétrico de un compresor alternativo
λ= Va/Vc Va= vol aspirado Vc=vol de cilindrada Dependerá y será función de ε0 (relación de espacio nocivo), presión aspirada, presión total y del exponente de la poli trópica
16.- Diagrama p-V de un compresor alternativo con espacio nocivo
Vo : volumen del espacio nocivo Vb : al barrido por el pistón Va: volumen de aspiración
17.- Diagrama p-V de un compresor alternativo de dos etapas, con espacio nocivo
2-3 Enfriamiento intermedio, O-R reexpansión en el cilindro de alta y SA en el de baja. Vca es el volumen de cilindrada en el cilindro de alta presión, Voa volumen nocivo en el cilindro de alta, Vcb volumen de cilindrada en el cilindro de baja presión, Vob volumen nocivo en el cilindro de baja.
2° PRINCIPIO
18.- Máquina térmica y máquina frigorífica
-máquina térmica: se entiende como todo equipo que transforma calor en trabajo mecánico operando cíclicamente, es decir que una máquina térmica estará constituido por cierto mecanismo y un fluido que evoluciona en ellos, de manera que al describir dicho fluido un ciclo termodinámico se produce la conversión de una cierta cantidad de calor en trabajo mecánico. -máquina frigorífica: tiene como objeto transferir calor de un cuerpo a menor temperatura a otra a mayor temperatura, y la finalidad es mantener a baja temperatura la fuente fría; si en cambio la finalidad es entregar calor a una fuente, osea un efecto de calefacción se la denomina bomba de calor.
19.- 2° Principio de la Termodinámica
El segundo principio expresa que la cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse con el tiempo a su vez nos indica las limitaciones que existen en las transformaciones energéticas -Enunciado de Carnot: toda máquina térmica requiere para su funcionamiento al menos 2 fuentes de calor a diferente temperatura. Y la maquina funcionará tomando calor de la fuente de mayor temperatura (fuente caliente) producirá trabajo y entregará calor a la fuente de menor Temperatura. (fuente fría) – Enunciado de Planck: es imposible todo proceso cíclico cuyo único resultado sea la absorción de energía en forma de calor procedente de un foco térmico y la conversión de toda esta energía en forma de calor en energía en forma de trabajo -Enunciado de Clausius: el calor no puede pasar por si solo de un cuerpo a una determinada temperatura a otro de temperatura superior.
20.- Teorema de Carnot
No puede existir una MT que tenga mayor rendimiento que la maquina reversible, trabajando en las mismas temperaturas o intercambiando calor de las mismas fuentes.
21.- Consecuencias del Teorema de Carnot
El rendimiento de la máquina térmica reversible: -no depende de la instalación o mecanismo utilizado -no depende del tipo de fluido utilizado
22.- Relación entre el 2° Principio y la escala de temperatura absolutas
La escala de temperatura absoluta es una consecuencia del 2do principio η = L/Q1 = Q1-Q2/Q1 = 1-(Q2/Q1) = 1-(T2/T1)
23.- Máquina térmica con rendimiento térmico igual a uno
η = 1 – Q2/Q1 No, debido a que Q2/Q1 tendría que ser igual a cero cosa que es imposible, lo cual se demuestra con el teorema de lo absurdo de Carnot Para que esto se cumpla tendría que existir solo una fuente (carnott falso)
24.- Condiciones para una transformación reversible
– Luego de pasar por un estado inicial a un estado final pueda retomar sus propiedades originales. – la entropía del universo= 0 ((delta S=0)
25.- Teorema de Clausius
Dice que el calor no puede pasar por si solo de un cuerpo a una determinada temperatura u otro de una temperatura superior. Este teorema nos permite determinar si un ciclo es reversible o irreversible
Entropía
La entropía (simbolizada como S) es una magnitud física que permite, mediante cálculo, determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir trabajo. Es una función de estado de carácter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el transcurso de un proceso que se dé de forma natural. La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos
26.- Variación de la entropía en una transformación irreversible
27.- Variación negativa de entropía en un sistema
Si es posible, todo sistema que recibe calor, aumenta su entropía (pos) y por lo tanto un valor negativo significaría transferencia de calor, y por lo tanto disminución de su entropía. En caso que no haya transferencia de calor la entropía del universo es igual a 0.
28.- Diagrama T-S de un ciclo con isotermas y adiabáticas irreversibles
29.- Concepto de Exergia
Es la energía utilizable o máximo trabajo útil que se puede obtener de un sistema que no se encuentra en equilibrio térmico y mecánico con la atmósfera
30.- Dependencia de la exergia de una fuente de temperatura
Depende de su temperatura y la de sus alrededores. Porque la máxima energía utilizable es la diferencia de calor entre la fuente y el medio. Qu = (T1 – T0 ) . ΔS
31.- Máquina térmica con rendimiento exergético igual a uno
La única maquina que tiene rendimiento exergetico igual a uno es la de Carnot ya que no existe perdida de energía utilizable, el cual es un proceso reversible.
32.- Concepto de rendimiento isoentropico para un compresor y para una turbina.
AIRE HÚMEDO
33.- Aire húmedo, titulo, vapor saturado, liquido saturado, vapor húmedo, vapor sobrecalentado, liquido comprimido, calor latente de vaporización
El AH, puede considerarse una mezcla de dos componentes, aire seco y agua. En la mezcla se considera que el aire seco aparece únicamente en fase gaseosa mientras que el agua puede encontrarse en fase liquida gaseosa y solido.
–vapor saturado: se le llama a un vapor q se encuentra en condiciones de equilibro con su liquido
–liquido saturado: se le denomina a un líquido q se encuentra en condiciones de equilibrio con su vapor.
–vapor húmedo: se denomina a la mezcla de líquido y vapor saturado. En este caso para saber de qué vapor húmedo se trata no solo basta con saber la pº y tº sino q también deberá saberse el título(x) el cual nos indicara en q proporción se encuentra en la mezcla liquido y vapor
X = mv/ml+mv
–vapor sobrecalentado: se lo denomina a un vapor q se encuentra a una tº superior a la de equilibrio con su liquido correspondiente a la presión que está sometido
–líquido comprimido: se denomina a un líquido q está sometido a una presión mayor q la de equilibrio. Liquido y vapor corresponden a la tº en la q se encuentra.
–calor latente de vaporización: a la cantidad de calor que debe suministrarse a una unid de masa de un liquido saturado para transformarla en vapor saturado a igual pº osea es el calor q debe suministrarse para realizar el cambio de fase a pº y tº constante.
34.- Concepto de temperatura de bulbo seco y bulbo húmedo, como se miden.
–Temperatura de bulbo seco: no es otra cosa q la temperatura a que se encuentra una masa de aire húmedo o sea es la que indicara un termómetro cuyo bulbo se encuentre sin humedecer
– Temperatura de bulbo húmedo: es la temperatura que adquirirá un termómetro cuyo bulbo se ha puesto en contacto con un paño mojado colocado en contacto con una masa de aire húmedo
Si el AH se encuentra saturado de humedad, ambos termómetros, (bulbo seco y húmedo) indicaran la misma Temperatura. .En cambio si el AH no está saturado de humedad la temperatura de bulbo húmedo será menor que la Temperatura. de bulbo seco, esto es debido a que el agua del paño se va a ir vaporizando e incorporando con vapor a la masa de aire húmedo.
35.- Concepto de humedad absoluta y relativa.
Humedad absoluta: o relación de mezcla es la relación entre la nada de agua y la masa de aire seco presentes en la mezcla
X= Mw/Ma Mw= masa de agua Ma=masa de aire seco
Humedad relativa: es la relación entre la presión parcial de vapor en aire húmedo y la presión de vapor saturado a la misma temperatura.
Ψ = Pv / Pvs
En aire seco Ψ=0 y en aire húmedo saturado Ψ=1
Ψ= X/Xs hace referencia a la relación entre la humedad absoluta en aire húmedo y la
humedad absoluta de saturación a la misma temperatura.
36.- Concepto de temperatura de roció.
No es otra cosa que la temperatura de saturación o sea de equilibrio liquido-vapor, correspondiente a la presión parcial de vapor en el aire húmedo
37.- Mezclas de corrientes de aire húmedo, solución grafica para encontrar el estado de la mezcla.
38.- Conocida la presión total de una masa de aire húmedo pt=76mmHg, su tbs=26°C y su trocio=14°C. Determinar gráficamente la tbh, la humedad absoluta, la humedad relativa y su entalpia. Emplear diagramas sicométrico y Molliere.
39.- Dada una mezcla de dos corrientes de aire húmedo de las cuales se conocen sus masas, entalpias, humedades absolutas y temperaturas de bulbo seco ¿Se puede determinar gráficamente el estado de la mezcla?
40.- Para ciclo de vapor, cómo es el rendimiento de Ranking respecto al de Carnot (entre mismas temperaturas). Fundamentar
El rendimiento del ciclo de Carnott es mayor que el de Ranking, ya Ranking utiliza mas trabajo, esto se puede apreciar bien en los diagramas T-S de los ciclos
OJO Q ESTA MALL…ESTA JUSTO LA TOMO Y 5 MIN ANTES DE DAR EL FINAL ME LA EXPLICARON, PERO NO ME ACUERDO LA RESPUESTA CORRECTA
Área de Ranking es mayor a la de Carnot, por lo que Ranking tiene mas trabajo
CICLOS FRIGORÍFICOS
92.- Para que se emplean los ciclos frigoríficos a compresión?
Consiste en forzar mecánicamente la circulación de un fluido en un circuito cerrado creando zonas de alta y baja presión, con el propósito de q el fluido absorba calor en un lugar y lo disipe en otro. En general trabajan a presiones mayores q la atmosférica a fin de que no existan vacios relativos dentro de la instalación.
93.- Que se entiende por Efecto frigorífico?
Nos dará una idea de la calidad o eficiencia de la maquina
94.- Que se entiende por coeficiente de efecto frigorífico (C.O.P.)?
95.- Ciclo frigorífico de Carnot, diagrama T-S y P-h. Esquema de instalación. Impedimentos prácticos de la M. Frigorífica de Carnot?
Impedimentos: en la realidad nunca se coloca un expansor ya que en 1er lugar en el caso real la expansión no sería reversible, sino irreversible lo cual reduciría el trabajo obtenido, además la pº de entrada y salida del expansor no serian constante por no serlo las temperaturas T1 T2 de condensación y evaporación y seria mecánicamente muy difícil la regulación de la expansión.
96.- Ciclo frigorífico a régimen húmedo, esquema de la instalación, diagrama T-S y P-h. Determinación del coeficiente de efecto frigorífico (C.O.P.)?
Coef de efecto frigorífico:
97.- Ciclo frigorífico a régimen seco, esquema de la instalación, diagrama T-S y P-h. Determinación del coeficiente de efecto frigorífico (C.O.P.)?
98.- Ciclo frigorífico con subenfriamiento, esquema de la instalación, diagrama T-S y P-h. Explicar porque mejora la eficiencia con el subenfriamiento.
Con el subenfriamiento mejoro la eficiencia porque aumento efecto frigorífico Q2 con el mismo consumo de trabajo. Si vemos la formula, vemos q el Q2 aumenta y el trabajo se mantiene constante, por lo q el rendimiento aumenta
