Ecuación de Van der Waals

Es una ecuación de estado de un fluido compuesto de partículas con un tamaño no despreciable y con fuerzas intermoleculares, como las fuerzas de Van der Waals.

Una forma de esta ecuación es:

Si se introducen el número de Avogadro, NA, el número de moles n y, consecuentemente, el número total de partículas n•NA, la ecuación queda en la forma siguiente:

Donde:

P, es la presión del fluido

V , es el volumen total del recipiente en que se encuentra el fluido

a , mide la atracción entre las partículas

b , es el volumen disponible de un mol de partículas

n , es el número de moles

R , es la constante universal de los gases ideales ,

T , es la temperatura, en kelvin

Para que se utiliza

Johannes D. Van der Waals En 1873 propuso una

modificación de la ley de gas ideal, para tener en cuenta

el tamaño molecular y las fuerzas de interacción

molecular.

Puesto que la constante b es indicativa del volumen

molecular, se podría usar para la estimación del radio

del átomo o molécula modelado como una esfera.

Representación grafica

Recordemos que las constantes a y b son empíricas

y se eligen para proporcionar el mejor ajuste a los

datos experimentales para un gas en particular. La

siguiente grafica muestra para CO2 .

Tipos de Gas idealHay muchas maneras en que un gas puede ir de un

estado (descrito por su presión (atm), volumen

(l), temperatura (K) y número de moles) a otro. Cómo va

un gas desde un estado a otro dependerá de la cantidad

de calor intercambiado con el entorno y de la cantidad

de trabajo realizado sobre o por el gas.

1. Isóbaro La presión del gas se mantiene constante.

Esto implicará que a medida que cambia la

temperatura, el volumen cambiará de forma que pueda

mantenerse la presión. Un ejemplo lo tenemos cuando se

mete un globo en una nevera y observamos que se

encoge.

2. Isócoro: El volumen del gas se mantiene constante. Cualquier cambio de temperatura vendrá acompañado de un cambio de presión. Por ejemplo, el vapor en una olla a presión va aumentando su presión a medida que se calienta.

3. Isotermo: La temperatura del gas se mantiene constante. Cuando el volumen aumenta la presión disminuye. Por ejemplo, un globo en una maquina de hacer vacío que aumenta su volumen a medida que se va haciendo el vacío.

4. Adiabático: Todas las variables de estado cambian, presión, volumen y temperatura. Éste es un proceso en sistemas bien aislados en que no se intercambia calor con los alrededores. También puede ser un proceso rápido, como el que ocurre en el aire cuando pasa una onda de sonido. Ejemplos adicionales: la compresión del pistón en una bomba de inflado de ruedas de bicicleta, o la descompresión rápida del émbolo de una jeringa (previamente comprimido con el agujero de salida taponado).

La convección: Es una de las tres formas de transferencia de calor y

se caracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (líquido o

gas) que transporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas.

La convección se produce únicamente por medio de materiales fluidos.

La transferencia de calor por convección se expresa con la Ley del

Enfriamiento de Newton:

Radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas α, neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía.

Conducción: Es un mecanismo de transferencia de energía térmica entre dos sistemas basado en el contacto directo de sus partículas sin flujo neto de materia y que tiende a igualar la temperatura dentro de un cuerpo o entre diferentes cuerpos en contacto por medio de transferencia de energía cinética de las partículas.

La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la tasa de transferencia de calor por conducción en una dirección dada, es proporcional al área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa dirección. Para un flujo unidimensional de calor se tiene:

Ecuación de Radiación

Conducción ecuación: