Teorema de los estados correspondientes

Según van der Waals, el teorema de estados correspondientes (o principio/ley de estados correspondientes ) indica que todos los fluidos , cuando se comparan a la misma temperatura reducida y presión reducida , tienen aproximadamente el mismo factor de compresibilidad y todos se desvían del comportamiento de gas ideal en aproximadamente el mismo grado. ^{[1] [2]}

Las constantes materiales que varían para cada tipo de material se eliminan, en una forma reducida y reformulada de una ecuación constitutiva . Las variables reducidas se definen en términos de variables críticas .

El principio se originó con el trabajo de Johannes Diderik van der Waals en 1873 aproximadamente ^[3] cuando utilizó la temperatura crítica y la presión crítica para derivar una propiedad universal de todos los fluidos que siguen la ecuación de estado de van der Waals. Predice un valor de que resulta ser una sobrestimación cuando se compara con los gases reales. ${\displaystyle 3/8=0.375}$

Edward A. Guggenheim utilizó la frase "Principio de Estados Correspondientes" en un artículo citado externamente para describir el fenómeno por el cual diferentes sistemas tienen comportamientos muy similares cuando están cerca de un punto crítico . ^[4]

Hay muchos ejemplos de modelos de gases no ideales que satisfacen este teorema, como el modelo de van der Waals, el modelo de Dieterici, etc., que se pueden encontrar en la página sobre gases reales .

Factor de compresibilidad en el punto crítico

Se predice que el factor de compresibilidad en el punto crítico, que se define como , donde el subíndice indica cantidades físicas medidas en el punto crítico , es una constante independiente de la sustancia según muchas ecuaciones de estado. ${\displaystyle Z_{c}={\frac {P_{c}v_{c}\mu }{RT_{c}}}}$ ${\displaystyle c}$

La siguiente tabla para una selección de gases utiliza las siguientes convenciones:

• ${\displaystyle T_{c}}$: temperatura crítica [K]
• ${\displaystyle P_{c}}$: presión crítica [Pa]
• ${\displaystyle v_{c}}$: volumen específico crítico [m ³ ⋅kg ⁻¹ ]
• ${\displaystyle R}$: constante de los gases (8,314 J ⋅ K ⁻¹ ⋅ mol ⁻¹ )
• ${\displaystyle \mu }$: Masa molar [kg⋅mol ⁻¹ ]

Véase también

• Ecuación de Van der Waals
• Ecuación de estado
• Factores de compresibilidad
• Ecuación de Johannes Diderik van der Waals
• Ley de Noro-Frenkel de estados correspondientes

Referencias

1. Tester, Jefferson W. y Modell, Michael (1997). Termodinámica y sus aplicaciones . Prentice Hall. ISBN 0-13-915356-X.
2. Çengel YA; Boles MA (2007). Termodinámica: un enfoque de ingeniería (sexta edición). McGraw Hill. ISBN 9780071257718.página 141
3. Correlación de estados correspondientes de cuatro parámetros para factores de compresibilidad de fluidos Archivado el 17 de marzo de 2007 en Wayback Machine por Walter M. Kalback y Kenneth E. Starling, Departamento de Ingeniería Química, Universidad de Oklahoma .
4. Guggenheim, EA (1 de julio de 1945). "El principio de los estados correspondientes". Revista de física química . 13 (7): 253–261. doi :10.1063/1.1724033. ISSN  0021-9606.
5. Goodstein, David (1985) [1975]. "6" [Fenómenos críticos y transiciones de fase]. Estados de la materia (1.ª ed.). Toronto, Ontario , Canadá : General Publishing Company, Ltd. pág. 452. ISBN 0-486-64927-X.
6. de Boer, J. (abril de 1948). "Teoría cuántica de los gases permanentes condensados ​​I la ley de los estados correspondientes". Physica . 14 (2–3). Utrecht , Países Bajos : Elsevier : 139–148. Bibcode :1948Phy....14..139D. doi :10.1016/0031-8914(48)90032-9.

Enlaces externos

• Propiedades de los gases naturales. Incluye un cuadro de factores de compresibilidad en función de la presión y la temperatura reducidas (en la última página del documento PDF)
• Teorema de estados correspondientes en SklogWiki.