EFECTO JOULE.doc

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA CENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERÍAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA PETROQUÍMICA I ALUMNO : EDUARDO RAMÍREZ ACEVES CÓDIGO : 207705549 PROFESOR: ING RE!NALDO MALDONADO

"EFECTO "EFECTO JOULE#T$OMSON JOULE#T$OMSON% %

EFECTO JOULE#T$OMSON El proceso de Joule-Thomson consiste en el paso de un gas desde un contenedor a presión constante a otro a presión también constante y menor (Pf < Pi), a traés de un estrangulamiento o una pared porosa! El gas se e"pande adiab#tica pero no reersiblemente en el paso de un contenedor a otro, y se produce una ariación en su temperatura! $icha ariación depende de las presiones inicial y %nal, y del gas utili&ado! Est# relacionada con la desiación del gas de su comportamiento ideal! El proceso de paso de un gas por un estrangulamiento o pared porosa es irreersible! 'in embargo hay una magnitud termodin#mica llamada ET*P+ ue es la misma en los estados inicial y %nal para una cierta masa de gas ue ha pasado por el estrangulamiento! *a entalpa . de un sistema se de%ne como

 En la %gura se esuemati&a el c caso de / mol de gas ue est# en el compartimiento de la i&uierda a presión constante Pi y tiene un olumen (espec%co) Vi! Poco a poco a pasando a traés de la pared porosa al lado derecho donde se mantiene una presión menor Pf ! l %nal todo el gas ha pasado y el compartimiento de la i&uierda est# aco!

 0sando el Primer Principio de Termodin#mica se tiene 1 U = Q + W , pero Q 2 3! El traba4o recibido por el gas es el reali&ado por el pistón

de la i&uierda menos el recibido por el pistón de la derecha, es decir W = Pivi- Pfvf ! Por lo tanto 1U = Uf- Ui 2 5 2 Pivi- Pfvf , o bien, pasando todo lo inicial a al i&uierda de la igualdad y todo lo %nal a la derecha ueda Ui + Pivi 2 Uf + Pfvf , es decir Hi 2 Hf !

P&' (& )*+)& ,( -'&.,/& , J&1(,#T&3/&+ ,/ 1+ -'&.,/& '',,'/6(, 1, &.1'', ,+)', &/ -1+)&/ /)1*&/ ,+ (* 3/3* /&,+)8(-.* ,* 1, ,/ , 3-&')*+.* .*-)*( ,+ ,/)* -'8.).* Para cambios de presión peue6os (/ atmósfera es un cambio peue6o para esta proceso) el cambio de temperatura es7

s pues el cambio de temperatura para un cambio de presión dado est# gobernado directamente por el llamado .&,.,+), , J&1(,#

T&3/&+

ue puede determinarse directa y e"perimentalmente a partir de las medidas de ariación de temperatura frente a las ariaciones de presión (supuesto ue éstas son peue6as frente a la presión de los contenedores)7

Por otra parte dicho coe%ciente se puede obtener a partir de otras magnitudes m#s f#cilmente medibles, pues e"iste la relación e"acta ,#lida para todas las sustancias7

En un gas ideal 8 = 1/T con lo ue 9 ale siempre cero lo ue indica ue un gas ideal no se calienta ni se enfra en el proceso! :tra forma de erlo es ue la entalpa de un gas ideal es H = U(T) + NRT , y sólo depende de la temperatura! 'i H =cte también T = cte! En gases reales, a cada temperatura pueden e"istir alores de la presión para los ue 9 es positio y el gas se enfra en la e"pansión y otros para los ue es negatio produciéndose un calentamiento! *os procesos Joule  Thompson son una forma sencilla y e%ciente de ba4ar la temperatura de un gas usando un compresor y se utili&an en multitud de m#uinas destinadas a enfriar o licuar gases (en la &ona de alores de 9 positios, lo ue ocurre a temperaturas y presiones no muy altas)!

;I;LIOGRAFÍA

•

Efecto Joule-Thomson, pr#ctica ;! anuscrito no publicado!