DESAFÍO Nº1 DE TERMODINÁMICA

FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

DESAFÍO Nº1 DE TERMODINÁMICA

Integrantes:

Ignacio Acevedo

Luciano Acevedo

Yerson Catalán

Marco Cifuentes

Eduardo Flores

Paulina Rojas

Sergio Rojas

Melannie Rueda

Yerty Tseng

Profesor: Miguel Segovia

15 DE OCTUBRE DE 2020

Contenido

Resumen 3

Introducción 4

Marco teórico 6

Volumen 6

Volumen específico 6

Volumen molar 6

Masa molar 6

Números de moles 6

Temperatura 6

Presión 6

Constante de los gases 7

Gases Reales 7

Gases Ideales 8

Ecuación del Gas Ideal 8

Ecuación de Beattie-Bridgeman:. 8

Problema 9

Objetivo Principal 9

Objetivos especifico 9

Hipótesis del problema 9

Metodología 10

Primera etapa: Recopilar información respecto al nitrógeno y su relación con las ecuaciones solicitadas 10

Segunda etapa: Determinar la presión del nitrógeno utilizando la ecuación del gas ideal y la ecuación de Beattie-Bridgeman 11

Tercera etapa: Analizar los resultados obtenidos mediante las ecuaciones 12

Cuarta etapa: Comparar los resultados teóricos con el valor experimental 12

Resultados 13

Solución: 13

a)La ecuación del gas ideal 13

b) La ecuación de Beattie Bridgeman 15

Análisis del problema 19

Análisis final 19

Conclusión 20

Planificación 21

Referencias 22

Resumen

En este trabajo se desarrolló un ejercicio planteado en las clases de termodinámica, el cual consistía en determinar la presión del nitrógeno a través de una temperatura establecida y un volumen especifico, en donde se usaron dos métodos para su respectivo calculo, el primer método que se utilizó fue la ecuación del gas ideal, y el otro método que se decidió a utilizar fue la ecuación de Beattie-Bridgeman; pero antes de usar los métodos, primero se debió recopilar información respecto al nitrógeno, en donde se buscó sus propiedades y características. Además, se recopiló información respecto a las ecuaciones mencionadas anteriormente, creando así un marco teórico con toda la información obtenida, con el fin de poder definir todos los conceptos necesarios para el desarrollo del problema. Luego de haber entendido los conceptos, se procedió a resolver la problemática con las ecuaciones mencionadas, a fin de hacer una comparación de sus resultados con el valor experimental y así lograr concluir cual era la ecuación más exacta gracias al cálculo del margen de error de cada una de ellas, dando como resultado que la ecuación del gas ideal posee un margen de error mayor respecto a la otra ecuación.

Introducción

A lo largo de la historia de la humanidad, siempre se ha planteado como se ha desarrollado el universo y todos sus componentes, los cuales constituyen todos los factores existentes que poseemos en nuestra vida o de los que tenemos conocimiento en la actualidad. Es por esto que siempre se ha deducido que existen leyes que constituyen el Universo y los cuales rigen sobre todo lo existente, y es por esto que el ser humano ha surgido sus hipótesis a través del estudio de estas leyes, las cuales nos proporcionan lo que llamamos en la actualidad como “Física”, siendo la termodinámica una rama de esta y que nos ayuda a describir y comprender miles de los sucesos que se nos presentan a diario.

Como se dijo anteriormente, la termodinámica es una parte de la física que nos ayuda a estudiar y describir las acciones mecánicas del calor y de las energías, entregándonos respuestas a preguntas como por ejemplo ¿Porque sale un pan caliente del tostador?, ¿Por qué tu helado se derrite?, etc. Esta ciencia relaciona varios conceptos, algunos de ellos son la presión, temperatura, volumen, calor, trabajo, energías, entropía, etc.

La ciencia de la termodinámica se observa con mayor fuerza en el siglo XVII, pero es recién en el siglo XIX donde se marca la termodinámica como una ciencia moderna. En un comienzo, esta ciencia estudiaba los efectos de los cambios de temperatura, presión y volumen que se producía en un sistema físico, por ejemplo, un material, un líquido, un conjunto de cuerpos, entre otros, siendo estos estudios a niveles macros y microscópico, ya que, “La materia está compuesta por diferentes partículas que se mueven de manera desordenada” (Planas, 2016).

“La materia se presenta generalmente en tres estados: solido, líquido y gaseoso” (Cengel, 2012). Siendo este último en donde las partículas se encuentran con más energía respecto a los demás estados, es por esto que a lo largo de los años se ha establecidos varias ecuaciones, las cuales han sido creadas por distintos científicos, apoyándose o derivándose entre sí, estableciendo de esta manera las ecuaciones de estado.

Estas ecuaciones han sido útiles para describir las propiedades que constituyen los elementos del universo, tales como los fluidos, mezclas, sólidos, líquidos, etc. Es debido a esto, que las ecuaciones de estado proporcionan conexiones entre dos o más propiedades termodinámicas, las cuales han sido limitadas principalmente a la presión, volumen y temperatura, debido a la acotada comprensión de las interacciones intermoleculares, especialmente en los estados líquido, sólido y gaseoso, pero dado que la presión, temperatura y volumen pueden ser medidos

directamente, los datos necesarios para evaluar las constantes en tales ecuaciones pueden ser obtenidos experimentalmente.

Alguno de los usos más importante de una ecuación de estado es describir el estado de gas de las materias. Una de las ecuaciones de estado más simples y utilizada para este propósito es la ecuación planteada por el ingeniero Frances Émile Clapeyron, el cual combinó las leyes de Boyle y la de Charles, y así poder crear la ecuación de estado del gas ideal (Maldonado, 2020). Dicha ecuación se asemeja al comportamiento de los gases a bajas presiones y temperaturas mayores a la temperatura crítica. Sin embargo, esta ecuación pierde mucha exactitud a altas presiones y bajas temperaturas. Por ello, existe una serie de ecuaciones de estado más precisas para gases y líquidos. Es por esto que la elección de las ecuaciones de estado a utilizar en una aplicación dada depende principalmente de la exactitud deseada y de las capacidades que posee el usuario.

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