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8/18/2019 Leyes Propiedades de Fluidos
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Unidad: Instituto Tecnológico Superior de
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Edición Fecha de Edición
No. 1 AGO/2015
Departamento: Ingeniera !etrolera
Materia: !"O!I#$A$#S $# %OS &%'I$OS !#T"O%#"OS
IN(#STIGACI)N 'NI$A$ 2*#+'I%I,"IO GAS-%+'I$O %ees de,ole Carles A3ogadro A4agat.
6AT#"IA* !"O!I#$A$#S $# %OS &%'I$OS!#T"O%#"OS.
CA""#"A* INGENIERÍA PETROLERA.
S#6#ST"#* UINTO.
G"'!O* A
$OC#NT#* ING. !ARINA "A"TR# ANTONIO
#%A,O"A$O !O"*
$. TO"%ANO AL&ARE' FRIDA MARI"A $()*$+++
%oat,acoa-co &er/ )0 de Oct12re de- 0)$+
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Materia: !"O!I#$A$#S $# %OS &%'I$OS !#T"O%#"OS
ndice
Introducción........................................................................................................... ..
$esarrollo del te4a.................................................................................................
%e de ,ole.........................................................................................................
%e de Carles.................................................................................................... ..
%e de A3ogadro.................................................................................................
%e de A4agat....................................................................................................
Aplicaciones...........................................................................................................
Conclusión.............................................................................................................
,i7liogra8a.............................................................................................................
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Materia: !"O!I#$A$#S $# %OS &%'I$OS !#T"O%#"OS
IntroducciónEn -a i31iente in4eti3ación e preentara -a -e5e de -o cient67ico 81e
hicieron 3rande aportacione a- tema de -o 3ae idea-e/ a2emo 81e -a
materia e -a 1tancia 81e compone -o c1erpo 76ico/ todo a81e--o 81e
contit15e e- 1ni4ero/ e preenta en tre etado o 7orma de a3re3ación
71ndamenta-e 9o-ido/ -681ido 5 3aeoo. Un 3a 9o c1erpo 3aeoo/ e 1n
etado homo3;neo de a3re3ación de -a materia en 81e ;ta tiene -a 7orma 5 e-
4o-1men de- recipiente 81e -a contiene. Todo -o 3ae/ idea-mente/ e
comportan en 7orma imi-ar ante -o cam2io de preión 5 temperat1ra/
p1di;ndoe e importante.
La -e5 de ?o5-e@Mariotte re-aciona -a preión de 1n 3a con e- 4o-1men 81e ;te
oc1pa c1ando -a temperat1ra permanece contante. E -a -e5 e
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Materia: !"O!I#$A$#S $# %OS &%'I$OS !#T"O%#"OS
$esarrollo del te4a
%e de ,oleLa propiedade de- aire 5 de -a preión atmo7;rica
71eron amp-iamente in4eti3ada por e- ir-and; Ro2ert
?o5-e. E- dipoiti4o 81e 1ó para et1diar -a
comprei2i-idad de -o 3ae era m15 enci--o.
%onit6a en 1n -ar3o t12o de 4idrio do2-ado en 7orma
de ota 5 cerrado por e- e corto. ?o5-e 4ertió
merc1rio por e- 2ra,o m> -ar3o e/ inc-inando 1n poco
e- t12o para 81e e- aire paae de ee e
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c!aci"n 1
P2=2 ∙ P1 V 2=V 1
2
A Temperatura constante, el volumen que ocupa una masa de gas es
inversamente proporcional a la presión que ejerce dicho gas sobre las paredes del
recipiente que lo contiene.
Matem>ticamente/ eta Le5 p1ede e
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Materia: !"O!I#$A$#S $# %OS &%'I$OS !#T"O%#"OS
Para poder compro2ar 1 teor6a/ ?o5-e hi,o e- e
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Para una determinada masa de gas el volumen es inversamente proporcional a la
presión ejercida, si la temperatura se mantiene constante:
V =constante. 1/P ; (T y m constantes)
"e p1ede en1nciar tam2i;n de -a i31iente 7orma:
"Para una misma masa de un gas a temperatura constante el producto delvolumen del gas por la presión que ejerce es constante"
P∙ V =constante (T y m constantes)
Eta re-ación e conocida como Le5 de ?o5-e@Mariotte.
Una 7orma con4eniente de ecri2ir -a -e5 de ?o5-e para comparar -a mima
m1etra de 3a/ a temperat1ra contante/ 2ao di7erente condicione de preión 5
4o-1men/ e
T y m constantes)
P1 ∙ V 1= P2 V 2= P3 ∙ V 3 ;¿
"i -a preión 5 e- 4o-1men de 1na cantidad dada de 1n 3a on inicia-mente P1
5 V 1 5 -a preión e cam2ia hata P2 / e- n1e4o 4o-1men V 2 / 4iene dado por
eta re-ación.
La Le5 de ?o5-e e e comprime tanto m> deno e hace. E--o e de2ido a
81e e- mimo nmero de mo-;c1-a 5 -a mima maa oc1pan 1n 4o-1men menor.
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%e de Carles A comien,o de- i3-o =I= ha26a m1cha a7ición a
4o-ar en 3-o2o aerot>tico. %har-e 71e 1no de -o
pionero en ete tipo de 41e-o 5 rea-i,ó n1meroa
in4eti3acione o2re e- ca-entamiento de 4o-mene
de 3ae. La conc-1ione 81e o2t14o -e --e4aron a
p12-icar 1na -e5 81e re-aciona2a 4o-mene con -a
temperat1ra. "1 conc-1ione 71eron corro2oradapor 1 compatriota G15 @ L1ac para 1na amp-ia
m1etra de 3ae/ por eo -a Le5 de %har-e tam2i;n
e conocida como Le5 de Ga5@ L1ac. O2er4aron
81e/ a- a1mentar $% -a temperat1ra de 1n 3a/ e
prod1c6a 1n a1mento o di-atación de $H0C( por cada
1nidad de 4o-1men. E decir/ i tenemo 1n 4o-1men
&o a 1na determinada temperat1ra 5 -a a1mentamo $%/ e- n1e4o 4o-1men er>:
c!aci"n '
V =V 0+V 0 ∙( 1273 )es decir V =V 0 ∙(1+ 1273 )
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Imagen 3 ac!es *+arles(Bea!gency-s!r Loire, 12 denoiembre de 1.'6- . deabril de 1/23)
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"i -a temperat1ra a1menta en t 3rado:
c!aci"n 5
V ´ =V 0 ∙(1+ t 273 )
"i conideramo e- mimo 3a a do temperat1ra di7erente
t
(¿¿1 y t 2)¿ / 1
4o-mene er>n:
c!aci"n 6
V 1=V 0 ∙(1+ t 1273 )
→ V 1V 2
= t 1+273t 2+273
V 2=V 0 ∙(1+ t 2273 )
"i en -13ar de coniderar -a eca-a cent63rada de temperat1ra t/ conideramo -a
n1e4a eca-a T en -a 81e T t J 0C(/ podemo ecri2ir:
c!aci"n .
V 1
V 2=
T 1
T 2O
V 1
T 1=
V 2
T 2
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A preión contante/ e- 4o-1men de 1na maa de 3a e directamente
proporciona- a 1 temperat1ra a2o-1ta. 9 V = K ´ ∙ T 1e e -a ec1ación de 1na
recta de pendiente K ´ .
%#: $# C;A"%#S GA:-%'SSAC* T#6!#"AT'"A : (O%'6#N
Uno cien aBo dep1; de- tra2ao de ?o5-e/ %har-e 5 Ga5@L1ac in4eti3a2an
-a di-atación de- aire 5 otro 3ae/ e decir/ e- e7ecto 81e prod1ce e- cam2io de -a
temperat1ra en e- 4o-1men de 1na cantidad dada de aire manteniendo -a preión
contante. Encontraron 81e e- 3a e e7ica &@ t e 1na recta. E- 4o-1men de- 3a e
4a contra5endo a medida 81e -a temperat1ra deciende pero i ;ta e -o
17icientemente 2aa/ e- 3a -ica 9-a recta e corta. "i pro-on3amo -a recta
o2tenemo por e
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Imagen ' 0raca -&
Imagen 5 0raca -& en elin%
En -a pr>ctica/ nin3n 3a p1ede er en7riado hata 81e e an1-e 1 4o-1men/ 5a81e todo -o 3ae e condenan para dar -681ido 5 ó-ido a temperat1ra
1periore a -o 0C( %. "in em2ar3o/ -a idea de 81e e
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eco3er de 7orma -ó3ica e- cero a2o-1to como cero de 1na eca-a de temperat1ra.
Eta e-ección de- cero contit15e -a 2ae de -a eca-a a2o-1ta o e-4in de
temperat1ra 81e 71e 13erida por primera 4e, por e- cient67ico 2rit>nico Lord !e-4in
9$*0K@$.)C.
De ac1erdo con medida precia/ e- cero a2o-1to de temperat1ra e @0C(/$+
%. A6/ ) ! @0C(/$+ %/ 5 -a eca-a !e-4in 9! e re-aciona con -a %e-i1 mediante
-a e
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V
T =constantes , (P y m constantes)
Una 7orma con4eniente de ecri2ir -a -e5 de %har-e 5 Ga5@L1ac para comparar
-a mima m1etra de 3a/ a preión contante/ 2ao di7erente condicione de
4o-1men 5 temperat1ra/ e:
P y m constantes)V 1
T 1=
V 2
T 2,¿
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%e de A3ogadroEn m1cha ocaione/ -o tra2ao t;cnico 5
e
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Imagen / 7ormaci"n de ag!a% 8bseraci"n e +i#"tesis de 4ogadro
La hipótei de A4o3adro de 4o-mene i31a-e@nmero i31a-eQ p1ede
en1nciare de do manera.
$. &o-mene i31a-e de 3ae ditinto/ comparado en -a mima condicione
de temperat1ra 5 preión/ contienen e- mimo nmero de mo-;c1-a.
0. Nmero i31a-e de mo-;c1-a de 3ae ditinto/ comparado en -a mimacondicione de temperat1ra 5 preión/ oc1pan 4o-mene i31a-e.
La hipótei de A4o3adro 5 -o en1nciado 81e de e--a e ded1cen on
ap-ica2-e o-amente a -o 3ae. No ha5 re-acione imi-are para -o -681ido o
-o ó-ido.
A partir de -a hipótei de A4o3adro e ded1ce otra re-ación/ conocida como -e5
de A4o3adro/ c15o en1nciado e como i31e:
A una temperatura & presión dadas, el volumen de un gas es directamente
proporcional a la cantidad de gas.
"i e- nmero de mo-e de 3a 9n e d1p-ica/ e- 4o-1men e d1p-ica/ 5 a6
1cei4amente. Una etica de ete hecho e:
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V ≈ n y V= c ∙ n
E- nmero de mo-;c1-a contenida en condicione et>ndar en 00.K L de 1n
3a e
6.02× 1023
,es dec! 1 mo".
$ mo- de 3a 00/K L de 3a 9en condicione et>ndar.
La contante de A4o3adro/ N A.
NA = 6,02214199 x l023 mol -1
E- nmero /)00$K$ = $)0( e conoce como nmero de A4o3adro. La
contante de A4o3adro e e- nmero 1nto con 1 1nidad/ mo-.
&abla 2 ol!menes molares normales y densidades de alg!nos gases a *%
Gas &or4ul
a
!eso 4olecular
g/4ol
(olu4en 4olar
Nor4al %/4ol
$ensidad
g/%idro3eno H 2 0.)0 00.K0* ).))
e-io He K.))( 00.K0 ).$C*
Neón Ne 0).$* 00.K0+ ).))
Nitró3eno N 2 0*.)$ 00.K)K $.0+)
O
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%-oro Cl2 C).$ 00.)( (.0$K
Ga idea- 00.K$K
%e de A4agatLa -e5 de Ama3at e
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"e ded1ce de -a -e5e de Da-ton 5 Ama3at 81e e- concepto de 7racción mo-ar/
para 1na me,c-a de 3ae e e
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Imagen 1: =odelo de 4magat> ol?menes #arciales% s el ol!men !e oc!#ara cadacom#onente si es t!iera el #!ro a la tem#erat!ra y #resi"n de la me@cla%
Aplicaciones1. Un 3a a $+ atm oc1pa 1n 4o-1men de 0+ -itro c1a- e e- 4o-1men de ete
3a i -a preión a1menta a *+ atm 5 -a temperat1ra permanece contante.
V 2= P1V 1
P2
V 2=15 atm∙ 25 lts
85 atm∴V 2=#.#1lts
0. En condicione de preión contante/ 1na m1etra de 3a hidró3eno con 1n
4o-1men inicia- de / L a **% e en7r6a hata 81e e red1ce e- 4o-1men a
(/K L. S%1>- e 1 temperat1ra 7ina-%ondicione inicia-e: P1V 1=n" T 1
%ondicione 7ina-e: P2V 2=n" T 2
PV =n"T → n"= PV
T →
P1V 1
T 1=
P2V 2
T 2
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"1tit15endo:9.6
273+88=
3.#
T 2→ T 2=
3.# × 361
9.6 =127.8 K
(. Un 3a oc1pa 0)))cm( con 1na preión de C)mi-imetro de merc1rio.
Enc1entre e- 4o-1men c1ando 1 preión cam2ia a $))mi-imetro de
merc1rio. P1∙ V 1= P2 ∙V 2 ; (760 mmH# ) (2000 c m
3 )=(1600 mmH#)(V 2)
V 2=(760 mmH#)(2000 c m3)
(16000 mmH#) ∴V 2=950 c m
3
K. "a2emo 81e (.+) L de 1n 3a contienen ).*C+ mo-. "i a1mentamo -a
cantidad de 3a hata $.K) mo- S%1>- er> e- n1e4o 4o-1men de- 3a 9a
temperat1ra 5 preión contante.V 1n2=V 2 n1
(3.50 L ) (1.#0 ml )=(V 2 ) (0.875 ml )
V 2=(3 $ 50 L)(1.#0 ml)
(0.875 ml) ∴V 2=5.6 L
+. "e enc1entran -itro de 1n 3a idea- a 0K % 5 preión contante. S%1>nto
dimin15e 1 temperat1ra para 81e 1 4o-1men ea de K -itroV i
T i=
V %
T %
s&stit&ims $T % =V % ∙T i
V i=
# L∙ 297 K
6 L =198 K
' T =T % −T i= (297−198 )=−99 K ∴es dec! "a tem%e!at&!a descend' 99
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ConclusiónToda eta -e5e on importante 5a 81e no a51da a conocer -a preión/
temperat1ra 5 4o-1men de c1a-81ier c1erpo en etado 3aeoo. La -e5e de -o
3ae re-acionan preión/ temperat1ra/ 4o-1men 5 maa. Por -o tanto para
decri2ir 5 caracteri,ar 1n 3a e indipena2-e epeci7icar
-a temperat1ra 5 preión a 81e e mide 1 4o-1men. E- etado de 1n 3a 81eda
determinado a- re-acionar c1atro ma3nit1de: 4o-1men 9&/ temperat1ra 9T/
preión 9P 5 cantidad de 3a e
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Eperando 81e -a in4eti3ación ea de a51da para e- dearro--o de -a -e5e en
pro2-ema 81e e preenten o ap-icacione diaria de eta mima en -a ind1tria
petro-era.
,i7liogra8a
%han3/ R. 16micaQ. McGra@i-- Interamericana de M;