Leyes Propiedades de Fluidos

8/18/2019 Leyes Propiedades de Fluidos

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Unidad: Instituto Tecnológico Superior de

Coatzacoalcos

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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No. 1 AGO/2015



ndice

Introducción........................................................................................................... ..

$esarrollo del te4a.................................................................................................

%e de ,ole.........................................................................................................

%e de Carles.................................................................................................... ..

%e de A3ogadro.................................................................................................

%e de A4agat....................................................................................................

Aplicaciones...........................................................................................................

Conclusión.............................................................................................................

,i7liogra8a.............................................................................................................

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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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$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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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;

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