Tema 4.- Propiedades Gas Natural- Print

8/16/2019 Tema 4.- Propiedades Gas Natural- Print

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TEMA # 4PROPIEDADES DEL GAS

NATURAL


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COMPOSICION

• Gas Natural: Mezcla de hidrocarburo de la erie !ara"$icaco$ al%u$a i&!ureza'

• Ecuación general de los componentes: ($)*$+*• Componente principal es el Metano: ()4

• O,ro co&!o$e$,e: - Etano : (*). - Propano : (/)0 - Butano : (4)12

- Pentano : (3)1* - Hexano : (.)14 - Heptanos y Superiores


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COMPOSICION - IMP!E"#S

• cido Sul"hdrico:)*S

• Ni,r5%e$o: N*• Di56ido de (arbo$o: (O*

• )elio 7 Gae raro

• Ga eco 8 Me,a$o 9 2;

• Ga hu,a$o 7 u!eriore "or&a$ i5&ero !or la"or&a de u$i5$ de lo ?,o&o de carb5$'


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LE@ DE LOS GASES IDEALES

• U$ %a ideal e u$ "luido e$ el ue:

El Bolu&e$ ocu!ado !or la &olCcula e !eueo co$ re!ec,o al Bolu&e$ocu!ado !or el "luido ,o,al'

La coliio$e i$,er&oleculare o$ e$,era&e$,e el?,ica i$ !Crdida dee$er%a e$ la colii5$'

No e6i,e$ "uerza a,rac,iBa o re!uliBa e$,re la &olCcula'

La bae !ara decribir el co&!or,a&ie$,o ideal de lo %ae Bie$e dada de laco&bi$aci5$ de la lla&ada le7e de lo %ae ideale


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LE@ DE >O@LE

• >o7le oberB5 e6!eri&e$,al&e$,e ue el Bolu&e$ de u$ %a ideal ei$Bera&e$,e !ro!orcio$al a la !rei5$ abolu,a i la ,e&!era,ura del %ae co$,a$,e'

P V

1

∝ constante= pV

1

2

2

1

V

V

P

P =

2211 P V V P ⋅=⋅

• Rea%ru!a$do:

2

112

P

V P V

⋅=

5

5


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LE@ DE ()ARLES

• La le7 de (harle e6!rea e$ u do !ar,e:

• A Prei5$ (o$,a$,e el Bolu&e$ Bariar? direc,a&e$,e co$ la ,e&!era,uraabolu,a e6!reada e$ la ecuaci5$:

T V ∝ constante=V T

2

1

2

1

T

T

V

V =

• Rea%ru!a$do:

1

212T

T V V =

5

5

2

1

1

1

V

T

V

T =


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LE@ DE ()ARLES

• A Folu&e$ (o$,a$,e la !rei5$ abolu,a Baria co$ la ,e&!era,uraabolu,a e6!reada e$ la ecuaci5$:

T P ∝ constante= P T

2

1

2

1

T

T

P

P =

• Rea%ru!a$do:

1

212T

T P P =

5

5

2

1

1

1

P

T

P

T =


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LE@ DE AFOGADRO

• La Le7 de ABo%adro !ro!o$e ue do %ae di"ere$,e co$ Bol


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E(UA(ION DE ESTADO PARAGASES IDEALES

La ecuaci5$ de e,ado !ara u$ %a ideal e !uede deducir de u$a co&bi$aci5$de la le7e de >o7le (harle 7 ABo%adro:

nRT pV =

• Do$de:

P8 Prei5$ abolu,a !ia

F8 Folu&e$ ",/

T8 Te&!era,ura abolu,a oR

$8 $


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E(UA(ION DE ESTADO PARAGASES IDEALES

• El Balor de la co$,a$,e R de!e$de del i,e&a de u$idade ado!,ado

( ) ( )( ) ( ) R mollb

ft3 psia73.10

R 520mollb1

ft4.379 psia7.14oo

3

⋅−⋅=

−= R

• El $u&ero de lbH&ol de u$ %a $ e i%ual a la &aa de %a diBidido !or el !eo &olecular del %a la le7 del %aideal !uede er e6!reada co&o:

RT M m pV =

• Do$de:

&8 &aa de %a lb

M8 Peo &olecular del %a lb lbH&ol

Ec'4'*


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MEK(LA DE GASES IDEALES• Debido a ue el i$%e$iero !e,rolero ,rabaJa co$ &ezcla de %ae la le7e

ue %obier$a$ el co&!or,a&ie$,o de &ezcla de %ae ideale er?$!ree$,ado

• $E% &E $'ON(- La !rei5$ eJercida !or u$a &ezcla de %ae e i%ual a la u&a de la !reio$e eJercida !or u co&!o$e$,e e,a !rei5$ eJercida !or cadaco&!o$e$,e e co$ocida co&o u !rei5$ !arcial' La !rei5$ eJercida !or cada co&!o$e$,e de la &ezcla e de,er&i$a co$ la ecuaci5$ de %a ideal'

V

RTnP,

V

RTnP,

V

RTnP CCBBAA ===

• De acuerdo a la Le7 de Dal,o$ la !rei5$ ,o,al e la u&a de la !reio$e !arciale:

VRTn

VRTn

VRTnP CBA ++=

....PPPP CBA +++=


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MEK(LA DE GASES IDEALES

• La relaci5$ de la !rei5$ !arcial eJercida del co&!o$e$,e i Pi co$

la !rei5$ ,o,al de la &ezcla ! e

nniV

RT

V

RTP == ∑

• Do$de 7i e de"i$ido co&o la "racci5$ &olar del co&!o$e$,e i e$ la &ezcla de %a' Por lo ,a$,o la !rei5$ !arcial

de u$ co&!o$e$,e de u$a &ezcla de %a ideal e el !roduc,o de u "racci5$ &olar !or la !rei5$ ,o,al'

i

i

ynn

===∑

iii nn

P

P


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• $E% &E #M#G#') El Bolu&e$ ,o,al ocu!ado !or u$a &ezcla de %ae i%ual a la u&a de lo Bol


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nniP

RT

P

RTV == ∑• La relaci5$ del Bolu&e$ de i co&!o$e$,e co$ el Bolu&e$ de la &ezcla e:

i yn

n

=== ii

i n

P

RTPRTn

V

V

• E,a ecuaci5$ i$dica ue !ara u$ %a ideal la "racci5$ de Bol


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DENSIDAD DEL GAS IDEAL

• La de$idad e de"i$ido co&o la &aa !or u$idad deBolu&e$ de u$a u,a$cia la ecuaci5$ !ara e,i&ar lade$idad del %a a cualuier !rei5$ 7 ,e&!era,ura e:

• Do$de:

ρ%8De$idad del %a lb",/

RT

pM

V

m g == ρ Ec'4'/


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FOLUMEN ESTANDAR

• El Bolu&e$ e,?$dar e de"i$ido co&o el Bolu&e$ de %a ocu!ado !or u$albH&ol de %a a co$dicio$e e,?$dar de 14' !ia 7 .2 o' Ree&!laza$doe$ la ecuaci5$ de %a ideal 7 de!eJa$do F:

• Do$de:

Fc8 Folu&e$ e,?$dar c"lbH&ol

Tc8 Te&!era,ura E,?$dar oR

!c8 Prei5$ E,?$dar !ia

Ec' 4'3

sc

sc sc

p

nRT V =

( )( )( )( )

mol lb scf V sc −== /4.3797.14

5073.101


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DENSIDAD DE MEK(LA DE GAS

• La de$idad de u$a &ezcla de %a e calculada !or i&!le&e$,eree&!laza$do el !eo &olecular de u$ co&!o$e$,e !uro e$ la Ec' 4'/ co$el !eo &olecular a!are$,e de la &ezcla de %a !ara dar:

Ec' 4'. RT

pM a g = ρ

• Do$de:

ρ%8De$idad de la &ezcla de %a lb",/Ma8 Peo Molecular A!are$,e


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FOLUMEN ESPE(II(O

• E de"i$ido co&o el Bolu&e$ ocu!ado !or u$a &aa u$i,aria de %a' Parau$ %a ideal e,a !ro!iedad !uede er calculada !or:

Ec' 4' g a pM

RT

m

V v

ρ

1===

• Do$de:

ρ%8De$idad de la &ezcla de %a lb",/B8 Folu&e$ e!ec"ico ",/lb


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GRAFEDAD ESPE(II(A DELGAS

• La %raBedad e!ec"ica del %a e,? de"i$ida co&o la relaci5$ de la de$idad del%a co$ la de$idad del aire a&bo de$idade o$ &edida a la &i&a !rei5$7 ,e&!era,ura (o&


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GRAFEDAD ESPE(II(A DELGAS

• Por lo ,a$,o la %raBedad e!ec"ica del %a e:

• Do$de:γ %8 GraBedad e!ec"ica del %aMa8 Peo &olecular a!are$,e del %a lblbH&ol

Maire8 Peo &olecular a!are$,e del aire8*0'

97.2

a

aire

a

sc

aire sc

sc

a sc

g M

M

M

T R

M pT R

M p

==

⋅⋅⋅

⋅

=γ Ec' 4'


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E(UA(ION DE ESTADO PARAGASES REALES

• La le7 de %ae reale e i&!le&e$,e la relaci5$ Prei5$ Folu&e$decri,a !or la le7 de %a ideal &odi"icada !or u$ "ac,or decorrecci5$ ue ,o&a e$ cue$,a el co&!or,a&ie$,o $o ideal de u$%a a al,a !reio$e 7 ,e&!era,ura la le7 de %a real e:

:

znRT pV =

• Do$de: z e adi&e$io$al 7 e lo de$o&i$a "ac,or z "ac,or deco&!reibilidad o "ac,or de deBiaci5$ del %a real'

• Ec' 4'12


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ac,or de co&!reibilidad z

• Se la de"i$e co&o la relaci5$ ue e6i,e e$,re el Bolu&e$ ocu!ado!or u$ %a $a,ural a u$a de,er&i$ada !rei5$ 7 ,e&!era,ura co$re!ec,o al Bolu&e$ ocu!ado !or el &i&o %a a la &i&a !rei5$7 ,e&!era,ura !ero co&!or,?$doe co&o u$ %a ideal

T!Panat#$al%asi&ealVol#men

T!Panat#$al%asact#alVol#men==i

a

V

V z

• La de,er&i$aci5$ de z "!rei5$ ,e&!era,ura 7 co&!oici5$ del %a e realizae6!eri&e$,al&e$,e e$ labora,orio obre &ue,ra de %a de reerBorio 7&edia$,e correlacio$e'


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Gra"ico de z e$ "u$ci5$ de !rei5$7 ,e&!era,ura co$,a$,e


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Pro!iedade Peudocri,ica del GaNa,ural

COMPOSICION CONOCI)

(ua$do la co&!oici5$ del %a e co$ocida di"ere$,e re%la ha$ ido !ro!ue,a !arade,er&i$ar la !ro!iedade cri,ica del %a'

1 !EG$# &E $# ME"C$# &E *#%

a7 !ro!uo la i%uie$,e re%la de la &ezcla !ara calcular la !ro!iedade !eudo cri,icade la &ezcla de hidrocarburo'

∑=

=

=ni

i

ii pc Tc yT 1

'

∑=

=

=ni

i

ii pc Pc y P 1

'

• Ec' 4'11

• Ec' 4'1*


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* !EG$# &E $# S'E+#!'-B!*H#!&' ,OO SB,.(

La re%la de &ezclado de S,ear, 7 colaboradore reuiere$ ue laco&!oici5$ del %a ea co$ocida E,a re%la de S,ear, !roBee &a7ore6ac,i,ud au$ue reuiere &a c?lculo:

• Ec' 4'1/

• Ec' 4'14

2

5.0

3

2

3

1

∗+

∗= ∑∑

ii

ii

ii

ii

Pc

Tc y

Pc

Tc y J

∑

∗=

ii

ii

PcTc y K

5.0


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Por lo ,a$,o e !uede deducir ue:

• Ec' 4'13

• Ec' 4'1.

j

K Tpc

2

=

j

Tpc Ppc =



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COMPOSICION &ESCONOCI)

1'H M/todo Gr01ico'

E$ cao do$de la co&!oici5$ del %a $a,ural $o e,a di!o$ible la!ro!iedade !eudo cri,ica P!c 7 T!c !uede$ er calculada co$ la%raBedad e!ec"ica del %a'


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( A L ( U L O

D E P

! c 7

T ! c c o $

G R

A F E D A D E

S P E ( I I ( A


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2(- CO!!E$#CION &E S'#N&ING

S,a$di$% e6!re5 e,a correlaci5$ %ra"ica e$ la i%uie$,e "or&a&a,e&?,ica:

Para %a $a,ural:

• Ec' 4'1

• Ec' 4'10

25.123251( g g Tpc γ γ −∗+=

25.370.15(77 g g Ppc γ γ −∗+=

Para %a - co$de$ado:2

5.7133017 g g Tpc γ γ −∗+=2

1.117.5170( g g Ppc γ γ −∗−=

• Ec' 4'1

• Ec' 4'*2


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• La !rei5$ !eudo reducida de u$ "luido e de"i$e co&o la !rei5$ac,ual del "luido diBidida e$,re u !rei5$ !eudo cr,ica e,o e:

pc

pr p

p p =

• Do$de:P!r8 Prei5$ !eudo reducida

P8 Prei5$ ac,ual del %a $a,ural

P!c8 Prei5$ !eudo cri,ica del %a $a,ural

Pro!iedade Peudo reducida

• Ec' 4'*1


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• La ,e&!era,ura !eudo reducida de u$ "luido e de"i$e co&o la ,e&!era,uraac,ual del "luido diBidida e$,re u ,e&!era,ura !eudo cr,ica e,o e:

pc

pr T

T T =

• Do$de:T!r8 Te&!era,ura !eudo reducida

T8 Te&!era,ura ac,ual del %a $a,ural

T!c8 Te&!era,ura !eudo cri,ica del %a $a,ural

Pro!iedade Peudo reducida

• Ec' 4'**


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ac,or de (o&!reibilidad z

• 1' G!#3ICO &E S'#N&ING 4 *#'": (o$ lo Balorede !rei5$ !eudo reducida e i$%rea !or la !ar,ei$"erior de la %ra"ica 7 e ube ha,a i$,erce!,ar la

,e&!era,ura !eudo reducida 7 e lee el Balor de z'


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M C , o

d o

d e

S , a $

d i $ % a $

d a

, z


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(ORRELA(ION DE )ALL Q@AR>OROUG)

• La ecuaci5$ de )all 7 @arborou%h 1/ dearrollada ua$do laecuaci5$ de e,ado de S,arli$% (ar$aha$:

• Do$de:

P!r8 Prei5$ Peudo reducida

,8 rec!roco de la ,e&!era,ura reducida T!cT@8 De$idad reducida

• Ec' 4'*/[ ]

Y

et P

z

t

pr

2)1*2.10(125.0 −−⋅⋅⋅=


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(ORRELA(ION DE )ALL@AR>OROUG)

• La de$idad reducida de la ecuaci5$ e calcula co$ la i%uie$,e e6!rei5$:

( ) 0)3*)2*

11)* 42

3

432

=+−−

++++= X Y X Y X Y

Y Y Y Y X Y F • Ec' 4'*4

• Do$de:2

)1*2.10(125.01 t pr et P X −−⋅⋅⋅−=)5.47(.97(.14*2 32 t t t X +−=)4.422.2427.90*3 32 t t t X +−=

)2.21.2*4 t X +=

• La oluci5$ de e,a ecuaci5$ e !uede realizar !orcualuier &C,odo de i,eraci5$ o !roceo re!e,i,iBo'

Para realizar la i,eraci5$ da&o Balor a @ ha,a ue la"u$ci5$ @ 82 o razo$able&e$,e !r56i&o a cero

FOLUMEN ESPE(II(O @


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FOLUMEN ESPE(II(O @DENSIDAD DEL GAS PARA GAS

REAL

• Ec' 4'*3

zRT

pM a g = ρ

a pM

zRT v =

• Do$de:

B8 Folu&e$ e!ec"ico ",/lb

ρ%8De$idad de la &ezcla de %a lb",/

• Ec' 4'*.


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ac,or de Fol%• Relacio$a el Bolu&e$ de %a eBaluado a co$dicio$e de reerBorio 7 el

Bolu&e$ del &i&o %a a co$dicio$e ,a$dard Pc814' !ia 7 Tc8 .2o' Ge$eral&e$,e e e6!rea e$ !ie c


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ac,or de Folu&e$ del Ga >%

• E$ co$dicio$e $or&ale la &i&a &aa de %a ocu!a el Bol


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ac,or de Fol%• Au&ie$do Pc8 14' !ia Tc83*2 oR 7 Kc8 1 ,e$e&o:

• E$ u$idade de ca&!o el "ac,or de Bolu&e$ de %a >% !uede er e6!readoe$ bblc":

( )( ) ( )

⋅=⋅⋅

⋅⋅= scf

ft

p

T z

p

T z B g

3

0227.05201

7.14

⋅

⋅

⋅

= 3

3

(15.50227.0 ft

bbl

scf

ft

p

T z

B g

• Ec' 4'*0

⋅=

scf

bbl

p

T z B g 005035.0

• Ec' 4'*


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ac,or de Fol%

• @ Ta&biC$ !uede er e6!reado e$ bblMc":

⋅=

Mscf

bbl

p

T z B g 035.5

• Ec' 4'/2

• El reci!roco del "ac,or de Bolu&e$ del %a e lla&ado el "ac,or de e6!a$i5$ del%a 7 e,? dei%$ado co$ el &bolo E%:

⋅

=3

37.35 ft

scf

T z

p E g • Ec' 4'/1

⋅=

Bbl

scf

T z

p E g (.19

• E$ u$idade de ca&!o:

⋅= bbl Mscf

T z

p

E g 19(.0

• Ec' 4'/*

• Ec' 4'//


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FIS(OSIDAD DEL GAS

• La Bicoidad de u$ "luido e u$a &edida de larei,e$cia al "luJo ue !ree$,a el %a dura$,e u!roducci5$ 7 ,ra$!or,e'

• La Bicoidad del %a $o e co&


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FIS(OSIDAD DEL GAS• La Bicoidad del %a $a,ural di&i$u7e a &edida ue la !rei5$ decli$a la &olCcula e

e!ara$ a baJa !reio$e !or lo ue la &olCcula e !uede$ &oBer &a "?cil&e$,e'

• La "i%ura ,a&biC$ &ue,ra ue a baJa !reio$e la Bicoidad del %a e i$cre&e$,a a&edida ue e i$cre&e$,a la ,e&!era,ura i$ e&bar%o a al,a !reio$e la Bicoidaddi&i$u7e a &edida ue e i$cre&e$,a la ,e&!era,ura'


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FIS(OSIDAD DEL GAS1' (orrelacio$ de (arr oba7ahiH

>urro

• Pao 1' (alcule la !ro!iedade !eudo cri,ica de!rei5$ 7 ,e&!era,ura el !eo &olecular a!are$,e de la%raBedad e!ec"ica o de la co&!oici5$ del %a $a,ural'

(orreccio$e a la !ro!iedade !eudo cri,ica !or la

!ree$cia de (O* N* 7 )*S debe$ realizare i e,?$!ree$,e e$ co$ce$,racio$e &a7ore al 3; &olar'


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FIS(OSIDAD DEL GAS• Pao *' Ob,e$er la Bicoidad del %a $a,ural a u$a a,&5"era 7 a la ,e&!era,ura de i$,erC "i%ura *H3 e,a Bicoidad e

de$o,ada co&o µ1 debie$do er corre%ido !or la !ree$cia de co&!o$e$,e $o hidrocarburi"ero ua$do lo %r?"ico i$er,ado'

( ) ( ) ( ) ( ) ! " # corregi$ano 222

011 µ µ µ µ µ

∆+∆+∆+=

• Do$de: µ18 Ficoidad del %a corre%ida a u$a a,&5"era de !rei5$ 7 ,e&!era,ura de reerBorio c!

∆µ)N* 8(orrecci5$ de Bicoidad debido a la !ree$cia de N* ∆µ)(O* 8(orrecci5$ de Bicoidad debido a la !ree$cia de (O* ∆µ))*S 8(orrecci5$ de Bicoidad debido a la !ree$cia de )*S µ1$o corre%ida 8 Ficoidad del %a i$ corre%ir c!

• Ec' 4'/4


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FIS(OSIDAD DEL GAS• Pao /' (alcular la !ro!iedade !eudo reducida de !rei5$ 7

,e&!era,ura'

• Pao 4' A !ar,ir de la !rei5$ !eudo reducida 7 ,e&!era,ura!eudo reducida ob,e$er la relaci5$ de Bicoidade µ%µ1 de la"i%ura *'.'

• Pao 3' La Bicoidad del %a µ% a la !rei5$ 7 ,e&!era,ura dei$,erC e calculado &ul,i!lica$do la Bicoidad a u$a a,&5"era7 ,e&!era,ura del i,e&a !or la relaci5$ de Bicoidad'

• Ec' 4'/31

1

µ µ

µ µ ×

= g g


48/50

FIS(OSIDAD DEL GAS

• i%' *'3

*2'03

2'2211/


49/50

FIS(OSIDAD DEL GAS

• i%' *'.

1'3*

1'32

S(OS G S


50/50

FIS(OSIDAD DEL GAS• *' MC,odo de Lee Go$zale 7 Eai$

X Y ⋅−= 2.04.2a M T X ⋅++= 01.0

9(

5.3

( )( )T M

T M K

a

a

+⋅+⋅⋅+=

19209

02.04.9 5.1

⋅= −

y

g

g X K 4.(2

e+p10 4 ρ

µ

• Do$de : µ%8Bicoidad del %a c! ρ8de$idad del %a lb",/ T8 ,e&!era,ura oR Ma8!eo &olecular a!are$,e del

• Ec' 4'/.

• Ec' 4'/

• Ec' 4'/0

• Ec' 4'/

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