Mientras se produce un cambio de estado coexisten dos fases y la temperatura no vara.Objetivos: Relacionar los procesos de calentamiento y los cambios de estado con la forma de la grfica. Mostrar que los cambios de fase ocurren a temperatura constante. Mostrar que dos fases pueden coexistir.El agua puede existir en tres estados (o tres fases): Fase slida:Las partculas en un slido se encuentran fuertemente unidas entre ellas. El hielo mantienen su forma independientemente del recipiente. Fase lquida:Las partculas ya no estn ordenadas. La unin entre las molculas se rompe y el agua puede as tomar la forma del recipiente. Las partculas estn muy cerca unas de otras, y por eso los lquidos son prcticamente incompresibles. Fase gaseosa:La agitacin y el desorden son mximos. El vapor de agua ocupa todo el espacio del recipiente. Las distancias entre la molculas son grandes y por eso los gases se pueden comprimir. Observa que el vapor de agua es invisible.Proceso adiabtico Entermodinmicase designa comoproceso adiabticoa aquel en el cual elsistema termodinmico(generalmente, unfluidoque realiza untrabajo) no intercambiacalorcon su entorno. Un proceso adiabtico que es adems reversible se conoce comoproceso isoentrpico. El extremo opuesto, en el que tiene lugar la mxima transferencia de calor, causando que latemperaturapermanezca constante, se denominaproceso isotrmico.El trminoadiabticohace referencia a elementos que impiden la transferencia decalorcon el entorno. Una pared aislada se aproxima bastante a un lmite adiabtico. Otro ejemplo es la temperatura adiabtica de llama, que es la temperatura que podra alcanzar una llama si no hubiera prdida de calor hacia el entorno. En climatizacin los procesos de humectacin (aporte devapor de agua) son adiabticos, puesto que no hay transferencia de calor, a pesar que se consiga variar la temperatura del aire y su humedad relativa.El calentamiento y enfriamiento adiabtico son procesos que comnmente ocurren debido al cambio en lapresinde ungas. Esto puede ser cuantificado usando laley de los gases ideales.En otras palabras se considera proceso adiabtico a un sistema especial en el cual no se pierde ni tampoco se gana energa calorfica. Esto viene definido segn la primera ley de termodinmica describiendo que Q=0Si se relaciona el tema del proceso adiabtico con las ondas, se debe tener en cuenta que el proceso o carcter adiabtico solo se produce en las ondas longitudinalesndice[ocultar] 1Formulacin matemtica 1.1Derivacin de la frmula 2Representacin grfica de las curvas adiabticas 3Enfriamiento adiabtico del aire 4Procesos adiabticos en mecnica cuntica 5Vase tambinFormulacin matemtica[editar]

Durante un proceso adiabtico, laenerga internadel fluido que realiza el trabajo debe necesariamente decrecer.

Esquema de una expansin adiabtica.La ecuacin matemtica que describe un proceso adiabtico en ungas(si el proceso es reversible) es

dondePes lapresindel gas,Vsu volumen y

elcoeficiente adiabtico, siendoelcalor especficomolar a presin constante yel calor especfico molar a volumen constante. Para un gas monoatmico ideal,. Para un gas diatmico (como elnitrgenoo eloxgeno, los principales componentes del aire)Derivacin de la frmula[editar]La definicin de un proceso adiabtico es que la transferencia de calor del sistema es cero,.Por lo que de acuerdo con elprimer principio de la termodinmica,

dondeUes laenerga internadel sistema yWes el trabajo realizado por el sistema. Cualquier trabajo (W) realizado debe ser realizado a expensas de la energaU, mientras que no haya sido suministrado calorQdesde el exterior. El trabajoWrealizadoporel sistema se define como

Sin embargo,Pno permanece constante durante el proceso adiabtico sino que por el contrario cambia junto conV.en la frmula:

hacemos un pequeo cambio entonces quedara as:......(1)Ahora derivando la frmula de del trabajo e integrndola a la vez tenemos:=.....(2)Ahora reemplazamos la (2) en la (1):

Ahora sabemos que "K" es una constante , por lo cual esta sale de la integral:

luego vemos que nos queda todo en funcin del volumen entonces lo integramos:

como sabemos que:

entonces reemplazamos en la ecuacin:

y multiplicamos:

luego de resolver la ecuacin nos quedar esta forma:

y por definicin nos quedara:

que al final nos dar:

y esto ser igual al trabajo:

tambin podemos tener una variante:Deseamos conocer cmo los valores deyse relacionan entre s durante el proceso adiabtico. Para ello asumiremos que el sistema es un gas monoatmico, por lo que

dondeRes laconstante universal de los gases.Dadoyentoncesy

Ahora sustituyendo las ecuaciones (2) y (3) en la ecuacin (1) obtenemos

simplificando

dividiendo ambos lados de la igualdad entrePV

Aplicando las normas del clculo diferencial obtenemos que

que se puede expresar como

Para ciertas constantesydel estado inicial. Entonces

elevando al exponente ambos lados de la igualdad

eliminando el signo menos

por lo tanto

yUnsistema termodinmicoes una parte delUniversoque se asla para su estudio

Esteaislamientose puede llevar a cabo de una manera real, en el campo experimental, por ejemplo unamquina trmica, o de una manera ideal como lamquina de Carnot, cuando se trata de abordar un estudio terico.ndice[ocultar] 1Clasificacin 2Paredes termodinmicas 2.1Paredes restrictivas o ligaduras 2.2Paredes permisivas o contactos 3Vase tambin 4Notas 5ReferenciasClasificacin[editar]Los sistemas termodinmicos se clasifican segn el grado de aislamiento que presentan con su entorno.1Aplicando este criterio pueden darse tres clases de sistemas: Sistema aislado: Es aquel que no intercambia nimaterianienerga2con su entorno, es decir se encuentra enequilibrio termodinmico. Un ejemplo de esta clase podra ser ungasencerrado en un recipiente de paredes rgidas lo suficientemente gruesas (paredes adiabticas) como para considerar que los intercambios deenerga calorfica3sean despreciables y que tampoco puede intercambiar energa en forma detrabajo. Sistema cerrado: Es el que puede intercambiar energa pero no materia con el exterior. Multitud de sistemas se pueden englobar en esta clase. El mismo planetaTierra4puede considerarse un sistema cerrado. Unalata de sardinastambin podra estar incluida en esta clasificacin.5 Sistema abierto: En esta clase se incluyen la mayora de sistemas que pueden observarse en la vida cotidiana. Por ejemplo, unvehculomotorizado es un sistema abierto, ya que intercambia materia con el exterior cuando es cargado, o su conductor se introduce en su interior para conducirlo, o es provisto decombustibleal repostarse, o se consideran los gases que emite por su tubo de escape pero, adems, intercambia energa con el entorno. Solo hay que comprobar el calor que desprende el motor y sus inmediaciones o el trabajo que puede efectuar acarreando carga.Existen otros criterios para la clasificacin de sistemas. La homogeneidad que pueda presentar un sistema es uno de ellos. De esta manera se habla de sistemas: Homogneos, si las propiedadesmacroscpicasde cualquier parte del sistema son iguales en cualquier parte o porcin del mismo. Elestado de agregacinen el que puede presentarse el sistema puede ser cualquiera. Por ejemplo, una sustancia slida, pura, que se encuentra cristalizada formando un monocristal es un sistema homogneo, pero tambin lo puede ser una cierta porcin de agua pura o unadisolucin, o un gas retenido en un recipiente cerrado. Heterogneos, cuando no ocurre lo anteriorEnTermodinmica, los sistemas elegidos para su estudio presentan, usualmente, una especial simplicidad. Los sistemas que se estudian son, generalmente, aquellos cuyo estado queda perfectamente determinado por un conjunto devariables de estado. Por ejemplo, el estado de un gas puede ser descrito perfectamente con los valores de la presin que hay en el mismo, la temperatura que presenta y el volumen que ocupa. En esta clase de sistemas, las variables no son absolutamente independientes, ya que existen ligaduras entre ellas que pueden ser descritas medianteecuaciones de estado.Paredes termodinmicas[editar]

Animacin: contraccin y expansin de ungasen unsistema cerradode paredes mviles.Para la descripcin de las relaciones existentes entre los sistemas termodinmicos y su entorno, se define elcontorno termodinmicocomo un conjunto deparedes termodinmicascerradas entre s de forma que, adems de delimitar y confinar al sistema, nos informan sobre los equilibrios que pudiera tener el sistema con el resto del universo.Paredes restrictivas o ligaduras[editar] Adiabticas: No permiten el paso de energa trmica (calor). Rgidas: No pueden desplazarse, es decir, no permiten el cambio de volumen del sistema. Impermeables: No permiten el paso de materia.Paredes permisivas o contactos[editar] Diatrmanas: Permiten el paso de energa trmica. Mviles: Pueden desplazarse. Permeables: Permiten el paso de materia.Vase tambin[editar] Equilibrio termodinmico Proceso termodinmico Ciclo termodinmicoNotas[editar]1. Volver arribaSe consideraentornoaquella parte del Universo que no es el sistema. Tericamente, ese entorno es el resto del Universo, pero a nivel prctico se restringe a las inmediaciones del sistema2. Volver arribaUn sistema tiene mltiples maneras de intercambiar energa con elmedio. Una de ellas puede ser mediante una transferencia neta decalor, aunque tambin se pueden considerar intercambios de tipomecnico, en el que se tienen en cuenta las deformaciones delcontornodonde se encuentra confinado el sistema3. Volver arribaEs importante entender la diferencia entreenerga trmicay calor. El calor es una , concretamente la transferencia de energa que se da entre dos cuerpos que estn en contacto directo, o casi, y que se encuentran a distintas temperaturas. Comnmente, se habla de del objeto caliente al fro. A pesar de que el trmino de calor en s mismo implica transeferencia de energa, por costumbre se utilizan las expresiones o para describir los cambios energticos que ocurren durante un proceso4. Volver arribaSi no se tienen en cuenta los intercambios de materia que pueden tener lugar como consecuencia de la llegada de losasteroidesometeoritosque llegan a su superficie5. Volver arribaComo puede comprobarse no existen restricciones sobre el tamao del sistema. El sistema puede ser inclusive el propio UniversoReferencias[editar]

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TermoqumicaLaTermoqumica(del gr.thermos, calor yqumica) consiste en el estudio de las transformaciones que sufre laenerga calorficaen lasreacciones qumicas,Frecuentemente podemos considerar que las reacciones qumicas se producen a presin constante (atmsfera abierta, es decir,P=1 atm), o bien a volumen constante (el del receptculo donde se estn realizando). Proceso a presin constanteEl calor intercambiado en el proceso es equivalente a la variacin de entalpa de la reaccin.Qp= rH Proceso a volumen constanteEl calor que se intercambia en estas condiciones equivale a la variacin de energa interna de la reaccin.Qv= rUndice[ocultar] 1Funciones de estado 2Ley de Hess 3Vase tambin 4Enlaces externosFunciones de estado[editar]Artculo principal:Funcin de estadoLas funciones de estado son variables termodinmicas; son las siguientes: entalpa energa interna entropa entalpa libre presin volumen temperaturaLey de Hess[editar]Artculo principal:Ley de HessGermain Henry Hess (Ginebra, 1802-San Petersburgo, 1850) fue un fisicoqumico ruso de origen suizo que sent las bases de la termodinmica actual. Trabaj fundamentalmente la qumica de gases, y enunci la ley que nos disponemos a comentar ahora:"En una reaccin qumica expresada como la suma (o diferencia) algebraica de otras reacciones qumicas, puesto que es funcin de estado, la entalpa de reaccin global es tambin la suma ( diferencia) algebraica de las entalpas de las otras reacciones."Consideremos la reaccin:ABY supongamos la existencia de las siguientes reacciones intermedias, deconocida:ACDCDBVemos que podemos montar un ciclo termodinmico tal que, en vez de ir de A a B directamente, pasemos por todas las reacciones intermedias antes descritas:ACDBComo la entalpa es una funcin de estado,. El proceso no depende del camino, y, por lo tanto, es indiferente que la hagamos directamente o teniendo en cuenta las dems reacciones.Ntese que la reaccin DC va en el sentido opuesto al que nos interesa para cerrar el ciclo. Por ello, debemos invertir la direccin del flujo energtico para obtener la reaccin que queremos, y eso se logra cambiando el signo de la variacin entlpica. Es decir,.Teniendo esto en cuenta, la entalpa de la reaccin que queremos ser:

En ocasiones, deberemos multiplicar la entalpa de reaccin de una de las intermediarias por algn coeficiente estequiomtrico para que se cumpla la relacin lineal entre las diferentes variaciones de entalpas.Capacidad calorficaLacapacidad calorficaocapacidad trmicade un cuerpo es el cociente entre la cantidad deenerga calorfica transferidaa un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma ms rigurosa, es la energa necesaria para aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.1Indica la mayor o menor dificultad que presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor. Puede interpretarse como una medida deinercia trmica. Es unapropiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino tambin de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es caracterstica de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorfica del agua de una piscina olmpica ser mayor que la de un vaso de agua. En general, la capacidad calorfica depende adems de la temperatura y de la presin.La capacidad calorfica (capacidad trmica) no debe ser confundida con la capacidad calorfica especfica (capacidad trmica especfica) ocalor especfico, el cual es lapropiedad intensivaque se refiere a la capacidad de un cuerpo para almacenarcalor,2y es el cociente entre la capacidad calorfica y la masa del objeto. El calor especfico es una propiedad caracterstica de las sustancias y depende de las mismas variables que la capacidad calorfica.1ndice[ocultar] 1Antecedentes 2Medida de la capacidad calorfica 2.1Planteamiento formal de capacidad calorfica 3Capacidades calorficas de slidos y gases 3.1Gas monoatmico 3.2Gas diatmico 3.3Gases poliatmicos 3.4Slidos cristalinos 4Calor especfico y capacidad calorfica de algunos materiales 5Vase tambin 6ReferenciasAntecedentes[editar]Antes del desarrollo de latermodinmicamoderna, se pensaba que el calor era un fluido invisible, conocido comocalrico. Los cuerpos eran capaces de almacenar una cierta cantidad de ese fludo, de ah el trminocapacidad calorfica, nombrada e investigada por vez primera por el qumico escocsJoseph Blacken la dcada de 1750.3En la actualidad, la nocin decalricoha sido sustituida por la nocin de laenerga internade un sistema. Es decir, el calor ya no se considera un fluido si no una transferencia de energa desordenada. Sin embargo, en muchos idiomas, la expresincapacidad calrica(heat capacity) sobrevive aunque en otras se usacapacidad trmica(thermal capacity) .Medida de la capacidad calorfica[editar]Para medir la capacidad calorfica bajo unas determinadas condiciones es necesario comparar el calor absorbido por una sustancia (o un sistema) con el incremento de temperatura resultante. La capacidad calorfica viene dada por:

donde: Ces lacapacidad calorfica, que en general ser funcin de las variables de estado. es elcalorabsorbido por el sistema. la variacin detemperaturaSe mide en unidades delSIjuliosporkelvin(J/K) (o tambin encal/C).La capacidad calorfica (C) de un sistema fsico depende de la cantidad de sustancia o masa de dicho sistema. Para un sistema formado por una sola sustancia homognea se define adems elcalor especficoocapacidad calorfica especfica(c) a partir de la relacin:

donde: Ces lacapacidad calorficadel cuerpo o sistema ces elcalor especficoocapacidad calorfica especfica mlamasade sustancia consideradaDe las anteriores relaciones es fcil inferir que al aumentar la masa de una sustancia, se aumenta su capacidad calorfica ya que aumenta lainercia trmica, y con ello aumenta la dificultad de la sustancia para variar su temperatura. Un ejemplo de esto se puede apreciar en las ciudades costeras donde el mar acta como un gran termostato regulando las variaciones de temperatura.Planteamiento formal de capacidad calorfica[editar]Sea un sistema termodinmico en el estado. Se define la capacidad calorficaasociada a un proceso cuasiesttico elementalque parte dey finaliza en el estadocomo el lmite del cociente entre la cantidad de calorabsorbido por el sistema y el incremento de temperaturaque experimenta cuando el estado finaltiende a confundirse con el inicial.

Donde, es una curva parametrizada mediante la temperatura, que representa el camino seguido en elespacio fsicodurante el procesoc. La capacidad calorfica es, de este modo, una variable termodinmica y est perfectamente definida en cada estado de equilibrio del sistema (el signoindica que no una funcin Q cuya diferencial sea precisamente, es decir, se trata de1-formano exacta).Capacidades calorficas de slidos y gases[editar]La capacidad calorfica de los slidos y gases depende, de acuerdo con el teorema deequiparticin de la energa, del nmero degrados de libertadque tiene una molcula, como se explicar a continuacin.Gas monoatmico[editar]Un gas monoatmico, como por ejemplo lo son los gases nobles, tiene molculas formadas por un slo tomo. Eso hace que la energa de rotacin, al ser la molcula casi puntual, pueda despreciarse. As en los gases monoatmicos la energa total est prcticamente toda en forma de energa cintica de traslacin. Como el espacio es tridimensional y existen tres grados de libertad de traslacin eso conduce de acuerdo con elteorema de equiparticina que laenerga internatotalUde un gas ideal monoatmico y su capacidad calorficaCVvengan dadas por:

DondeTes latemperatura absoluta,Nes el nmero de molculas de gas dentro del sistema que estudiamos,nel nmero de moles,klaconstante de BoltzmannyRlaconstante universal de los gases ideales. As elcalor especfico molarde un gas ideal monoatmico es simplementecv= 3R/2 ocp= 5R/2. Los gases monoatmicos reales tambin cumplen las anteriores igualdades aunque de modo aproximado.Gas diatmico[editar]En un gas diatmico la energa total puede encontrarse en forma de energa cintica de traslacin y tambin en forma de energa cintica de rotacin, eso hace que los gases diatmicos puedan almacenar ms energa a una temperatura dada. A temperatura prximas a la temperatura ambiente la energa interna y la capacidad calorficas vienen dadas por:

Para temperaturas extremadamente altas, la energa de vibracin de los enlaces empieza a ser importante y los gases diatmicos se desvan algo de las anteriores condiciones. A temperaturas an ms altas la contribucin del movimiento trmino de los electrones produce desviaciones adicionales. Sin embargo, todos losgases realescomo elhidrgeno(H2), eloxgeno(O2), el nitrgeno (N2) o el monxido de carbono (CO), cumplen a temperaturas ambiente moderadas las anteriores relaciones. Por tanto estos gases tienen calores especficos o capacidades calorficas molares cercanos acv= 5R/2.Gases poliatmicos[editar]El teorema de equiparticin para gases poliatmicos sugiere que los gases poliatmicos que tienen enlaces "blandos" o flexibles y que vibran con facilidad conqfrecuencias, deberan tener una capacidad calorfica molar dada por:(*)Dondermide los grados de libertad rotacionales (r= 1 para molculas lineales,r= 2 para molculas planas yr= 3 para molculas tridimensionales). Sin embargo estas predicciones no se cumplen a temperatura ambiente. La capacidad calorfica molar aumenta moderadamente a medida que aumenta la temperatura. Eso se debe a efectos cunticos que hacen que los modos de vibracin estn cuantizados y slo estn accesibles a medida que aumenta la temperatura, y la expresin (*) slo puede ser un lmite a muy altas temperaturas. Sin embargo, antes de llegar a temperaturas donde esa expresin sea un lmite razonable muchas molculas se rompen por efecto de la temperatura, no llegando nunca al anterior lmite. Un tratamiento rigurso de la capacidad calorfica requiere por tanto el uso de lamecnica cuntica, en particular de lamecnica estadsticade tipo cuntico.Slidos cristalinos[editar]

Representacin de la capacidad calorfica adimensional dividida por tres, en funcin de la temperatura, segn elmodelo de Debyey el primer modelo de Einstein. El eje de abscisas corresponde con la temperatura dividida por la temperatura de Debye. Ntese que la capacidad calorfica adimensional es cero en el cero absoluto de temperatura y aumenta hasta el valor 3 cuando la temperatura aumenta muy por encima de la temperatura de Debye. La lnea roja representa el lmite clsico dado por laley de Dulong-Petit.Es un hecho experimental conocido que los slidos cristalinos no metlicos a temperatura ambiente tienen una capacidad calorficacvms o menos constante e igual a 3R(mientras que la capacidad calorfica a presin constante sigue aumentado). Esta constatacin emprica lleva el nombre deRegla de Dulong y Petit, aunque la regla de Dulong y Petit encaja con las predicciones del teorema de equiparticin, a bajas temperaturas esta regla falla estrepitosamente. De hecho para slidos y lquidos a bajas temperaturas, y en algunos casos a temperatura ambiente, la expresin (*) dada por el teorema de equiparticin de la energa da an peores resultados que para los gases poliatmicos complicados. As es necesario abandonar la mecnica estadstica clsica y estudiar el problema desde el punto de vista cuntico.Einstein fue el primero que propuso una teora que predeca razonablemente la evolucin de la capacidad calorfica de los slidos en un rango amplio de temperaturas, que era cualitativamente correcta.45Ms tarde Debye propuso una mejora que haca a la teora cuantitativamente correcta, y ulteriormente esta teora fue mejorada por Blackman y otros. La teora de Einstein predice que la capacidad calorfica molar de un slido debe variar de acuerdo con la expresin:

Donde Ees un parmetro propio de cada slido llamado temperatura caracterstica de Einstein del slido. Esta ecuacin predeca el comportamiento correcto a altas temperaturas:

Lacorreccin de Debyetena en cuenta adems de los efectos cunticos que la distribucin de frecuencias de los diversos modos de vibracin (Einstein haba supuesto para simplificar que todas las molculas estaban vibrando alrededor de la misma frecuencia fundamental) con esa innovacin, Debye lleg a la expresin algo ms complicada:

Esta expresin coincide con la de Einstein y la regla de Dulong y Petit a altas temperaturas y a bajas temperatura explica el comportamiento proporcionalT3observado:

Esta ltima expresin se llamaleyT3de Debye.Calor especfico y capacidad calorfica de algunos materiales[editar]MaterialCalor especficoDensidadCapacidad calorfica volumtrica

kcal/kg Ckg/mkcal/m C

Agua110001000

Acero0,127850950

Tierra seca0,441500660

Granito0,192645529

Madera deroble0,57750430

Ladrillo0,202000400

Madera depino0,6640384

Piedraarenisca0,172200374

Piedracaliza0,222847484

Hormign0,162300350

Mortero deyeso0,21440288

Tejido delana0,3211135

Poliestireno expandido0,42510

Poliuretano expandido0,38249

Fibra de vidrio0,19152,8

Aire0,241,20,29

En la tabla se puede ver que de los mEntalpa de disolucinLaentalpa de solucin,entalpa de disolucinocalor de disolucines el cambio deentalpaasociado a la disolucin de una sustancia en unsolventea presin constante.El calor de solucin es una de las tres dimensiones del anlisis desolubilidad. Se expresa ms frecuentemente enkJ/mola temperatura constante. El calor de solucin de una sustancia est definido como la suma de la energa absorbida, o energaendotrmica(expresada en kJ/mol "positivos"), y la energa liberada, o energaexotrmica(expresada en kJ/mol "negativos").RESUMENMtodo y sistema para la determinacin del poder calorfico de un gas combustible constituido por ms de dos componentes, tal como gas natural. El mtodo comprende calcular, mediante la utilizacin de un sistema electrnico, dicho poder calorfico a partir de unos valores de conductividad trmica obtenidos mediante la realizacin, por parte de un sistema de procesamiento, de un anlisis multivariante de unas seales de salida de un sensor de conductividad trmica en contacto con dicho gas combustible, fruto de unas detecciones realizadas con el mismo en el interior de una conduccin por la que circula el gas combustible.RECLAMACIONES(El texto procesado por OCR puede contener errores)REIVINDICACIONES1.- Mtodo para Ia determinacin del flujo energtico de un gas combustible (12) constituido por ms de dos componentes, circulante por una conduccin (13), del tipo que comprende calcular, mediante Ia utilizacin de un sistema electrnico, unos valores de energa representativos de dicho flujo energtico a partir de al menos unos valores de poder calorfico, estando dicho mtodo caracterizado porque comprende obtener dichos valores de poder calorfico de dicho gas combustible (12) mediante Ia realizacin, por parte de un sistema de procesamiento incluido en dicho sistema electrnico, de un anlisis multivariante de unas seales de salida (S) de un sensor de poder calorfico (10) en contacto con dicho gas combustible (12), fruto de unas detecciones realizadas con el mismo en el interior de dicha conduccin (13).2.- Mtodo segn Ia reivindicacin 1 , donde dicho sensor de poder calorfico (10) es un sensor termoelctrico carente de celda de medida integrada en tecnologa de silicio.3.- Mtodo segn Ia reivindicacin 1 , donde dicho anlisis multivariante comprende una etapa inicial de calibracin de dicho sensor de poder calorfico (10), para obtener un vector de proyeccin (P), y una etapa de prediccin o modo de operacin normal en Ia cual se aplica dicho vector de proyeccin (P) a dichas seales de salida (S) del sensor de poder calorfico (10), para proyectar las lecturas del sensor de poder calorfico (10) a valores de poder calorfico.4.- Mtodo segn Ia reivindicacin 3, donde dicha etapa previa de calibracin se lleva a cabo mediante Ia realizacin de las siguientes etapas por parte de dicho sistema de procesamiento: - almacenar en una memoria de calibracin de dicho sistema electrnico, unos datos correspondientes a una pluralidad de gases y/o mezclas de gases de referencia representativos de una operacin del sensor de poder calorfico (10) predeterminada considerada como normal, consistiendo dichos datos en Ia respuesta del sensor de poder calorfico (10) para cada caso de referencia, y el valor de poder calorfico correspondiente, y- calibrar el sensor de poder calorfico (10) efectuando una regresin multivariante, hasta obtener dicho vector de proyeccin (P).5.- Mtodo segn Ia reivindicacin 1 , donde dicha regresin multivariante es una regresin lineal o una regresin de mnimos cuadrados parciales, o PLS, o una regresin CLS, o PCR, o SVR, o una combinacin de las mismas.6.- Mtodo segn Ia reivindicacin 3 4, que adems comprende excitar un calefactor del sensor de poder calorfico (10) mediante Ia utilizacin de un bloque de excitacin (8) suministrador de seales elctricas de muy alta repetibilidad.7.- Mtodo segn Ia reivindicacin 6, donde dichas seales elctricas forman un tren de seales de valores discretos en respuesta a las cuales se obtienen unos valores estacionarios de dichas seales de salida (S) del sensor de poder calorfico (10), con los que se construye un vector de medidas (Sm) de un nmero de componentes igual al de valores discretos aplicados.8.- Mtodo segn Ia reivindicacin 7, donde dicha aplicacin de dicho vector de proyeccin (P) a dichas seales de salida (S1) se lleva a cabo mediante Ia multiplicacin de manera peridica de dicho vector de proyeccin (P) por dicho vector de medidas (S).9.- Mtodo segn Ia reivindicacin 1, donde dicho gas combustible (12) es un gas natural de composicin variable.10.- Mtodo segn Ia reivindicacin 1 2, que adems comprende utilizar un sensor de poder calorfico (10) adaptado para llevar a cabo una excursin trmica desde una temperatura ambiente hasta un valor de sustancialmente 4500C.11.- Sistema para Ia determinacin del poder calorfico de un gas combustible (12) formado por ms de dos componentes, circulante por una conduccin (13), del tipo que comprende un sistema electrnico adaptado para calcular unos valores representativos de dicho poder calorfico a partir de las seales procedentes de al menos un sensor, estando dicho sistema consituido por al menos un sensor de poder calorfico (10) y unos bloques de adquisicin (5) y excitacin (8) que constituyen dicho sistema electrnico, que a Ia vez esta dispuesto al menos parcialmente en contacto con dicho gas combustible (12) para llevar a cabo unas detecciones y proporcionar unas correspondientes seales de salida (S), y porque dicho sistema electrnico comprende un sistema de procesamiento (6) adaptado para obtener dichos valores de poder calorfico de dicho gas combustible (12) mediante Ia realizacin de un anlisis multivariante de dichas seales de salida (S) de dicho sensor de poder calorfico (10).12.- Sistema segn Ia reivindicacin 11 , donde dicho sistema de procesamiento est adaptado para almacenar en una memoria de calibracin (7) de dicho sistema electrnico, unos datos correspondientes a una pluralidad de gases y/o mezclas de gases de referencia representativos de una operacin del sensor de poder calorfico (10) predeterminada considerada como normal, consistiendo dichos datos en Ia respuesta del sensor de poder calorfico (10) para cada caso de referencia, y el valor de poder calorfico correspondiente, y porque comprende un primer mdulo de calibracin apto para calibrar el sensor de poder calorfico (10) efectuando una regresin multivariante, hasta obtener un vector de proyeccin (P) que proyecta las lecturas del sensor de poder calorfico (10) a valores de poder calorfico.13.- Sistema segn cualquiera de las reivindicaciones 11 12, donde dicho sensor de poder calorfico (10) es un sensor termoelctrico que comprende: - una termopila formada por unos termopares (2),- un elemento fro (1) que acta como sumidero de calor, en contacto con unos primeros extremos, o uniones fras, de dichos termopares (2),- un elemento caliente (3b) en contacto con un calefactor (3a) y con unos segundos extremos de dichos termopares (2), y con dicho gas combustible (12), y- una membrana aislante trmica (4) dispuesta entre dicho elemento fro (1) y dicho elemento caliente (3b).14.- Sistema segn Ia reivindicacin 13, donde el sistema electrnico comprende, en conexin con el sistema de procesamiento (6), un generador de potencias (8) de muy alta repetibilidad conectado a dicho calefactor (3a) para excitarlo mediante unas correspondientes seales elctricas de valores escalonados, bajo el control del sistema de procesamiento (6).15.- Sistema segn Ia reivindicacin 13 14, donde dicho mdulo de acondicionamiento de seales (14) en conexin con el sensor de poder calorfico (10) se encuentra conectado a dicha termopila para amplificar, filtrar y aislar Ia seal proveniente de Ia misma y enviarla al sistema de procesamiento (6), siendo las seales proporcionadas por Ia termopila unas seales representativas de las diferencias de temperatura entre el elemento fro (1) y el elemento caliente (3b).16.- Sistema segn Ia reivindicacin 11 13, donde dicho sensor de poder calorfico (10) est adaptado para llevar a cabo una excursin trmica desde una temperatura ambiente hasta un valor de sustancialmente 4500C.17.- Sistema segn Ia reivindicacin 11 , donde dicho gas combustible (12) es un gas natural de composicin variable.18.- Sistema segn Ia reivindicacin 13, donde dichos termopares (2) y dicho calefactor (3a) estn compuestos por al menos uno de los siguientes materiales: platino, polisilicio, paladio, rodio, iridio y tungsteno, o una combinacin de los mismos.DESCRIPCIN(El texto procesado por OCR puede contener errores)Mtodo v sistema para la determinacin del poder calorfico de un as combustible constituido por ms de dos componentesSECTOR DE LA TCNICALa presente invencin concierne, en general, a un mtodo y un sistema para Ia determinacin del poder calorfico de un gas combustible formado por ms de dos componentes, y en particular a un mtodo y un sistema para Ia medida del poder calorfico del gas natural en tiempo real y con bajo coste.La presente invencin se relaciona con aquellos sistemas que constando de uno o mltiples sensores, permiten Ia cuantificacin del poder calorfico a travs del procesado de las medidas obtenidas por dichos sensores. Tambin se relaciona parcialmente con sistemas ms genricos de determinacin de Ia composicin de mezclas gaseosas en general basados en Ia variacin de Ia conductividad trmica del gas en funcin de su composicin.ESTADO DE LA TCNICA ANTERIOREl clculo del poder calorfico en gases combustible es de particular relevancia en el caso particular del gas natural.En cuanto a Ia medida del poder calorfico del gas natural actualmente son bien conocidos y ampliamente utilizados los mtodos para el clculo del poder calorfico del gas natural basados en tcnicas de cromatografa de proceso, sin embargo los problemas asociados a este tipo de tcnicas han motivado Ia eclosin de tcnicas de instrumentacin alternativas, ya sea por medidas de absorcin en el IR tales como los mtodos conocidos WO2005/078413, EP1174705, EP1154258 o complementando Ia determinacin mediante medidas de conductividad trmica como en EP1193488 o en general medidas obtenidas en sistemas multisensor como por ejemplo en WO0050874.Por otro lado se conocen tambin propuestas tcnicas para anlisis de mezclas genricas de gases basadas en medidas relacionadas con Ia conductividad trmica del gas utilizando un solo sensor tales como en: US4902138 yUS6688159. En Ia primera patente se reivindica un mtodo para determinar las concentraciones de los distintos componentes de una mezcla gaseosa mediante medidas de la conductividad trmica a distintas temperaturas empleando un solo sensor. Este principio es fundamental para Ia presente invencin, si bien Ia implementacin es completamente distinta a US4902138. Por otro lado US6688159, si bien se basa tambin en medir Ia conductividad trmica a distintas temperaturas, propone un procesado de seal distinto al propuesto por Ia presente invencin, basado en Ia transformada de Fourier. Ambos mtodos si bien no reivindican Ia determinacin del poder calorfico de una mezcla gaseosa, resulta directo el clculo del mismo en el caso particular del gas natural si se conocen las concentraciones de los componentes empleando para ello Ia norma ISO-6976. Tambin Ia patente US2004/0195531 reivindica un mtodo para Ia determinacin de Ia composicin de una mezcla gaseosa tal como gas natural. Sin embargo en todos los mtodos mencionados es condicin necesaria determinar primero Ia composicin del gas para inferir posteriormente las propiedades.Por otra parte, en US4902138 se propone un sensor micromecanizado en tecnologa de silicio que guarda relacin con Ia presente invencin pese a que otros microsensores de construccin distinta tales como el TCG-3880 de Xensor o el publicado en: G. Caries et al. "A micromachined thermoelectric sensor for natural gas analysis: Thermal model and experimental results", Proceedinqs of the 2007 Eurosime conference. 15-18 April 2007, London, (Como abreviatura en adelante referiremos este ltimo sensor como sensor Calaza-Udina-Marco) guardan una relacin ms estrecha.EXPLICACIN DE LA INVENCINAparece necesario ofrecer una alternativa al estado de Ia tcnica, mediante Ia aportacin de un mtodo y un sistema para Ia determinacin del poder calorfico de un gas combustible formado por ms de dos componentes en tiempo real y con menor coste que en las propuestas conocidas.Para ello Ia presente invencin concierne, en un primer aspecto, a un mtodo para Ia determinacin del poder calorfico de un gas combustible formado por ms de dos componentes, circulante por una conduccin, del tipo que comprende adquirir, mediante Ia utilizacin de un sistema electrnico, encargado de excitar de forma particular un sensor y adquirir medidas del mismo. A diferencia de los mtodos convencionales, el mtodo propuesto por Ia invencin comprende obtener dichos valores de poder calorfico de dicho gas mediante el procesado multivariante de las seales obtenidas de un sensor sensible a Ia conductividad trmica del gas con el que contacta, constituyendo as un sensor de poder calorfico, fruto de unas detecciones realizadas con el mismo en el interior de dicha conduccin.Gracias al uso de dichas tcnicas de procesado, en Ia presente invencin no es necesario proceder primero a determinar Ia composicin de Ia mezcla, puesto que el poder calorfico se determina directamente de las medidas empleando el mtodo. Estas tcnicas adems dotan al sistema de un rechazo del ruido mejorado.El presente sistema incluye adems del sensor, una electrnica de excitacin y acondicionamiento especfica para implementar el mtodo propuesto.Preferentemente el mtodo comprende utilizar un nico dispositivo sensor en combinacin con Ia electrnica especfica de excitacin y lectura.En cuanto al sensor de poder calorfico utilizado por el mtodo propuesto, ste es para un ejemplo de realizacin preferido un sensor termoelctrico carente de celda de medida integrada en tecnologa de silicio (a diferencia por ejemplo de US4902138), adaptado para llevar a cabo una excursin trmica desde una temperatura ambiente hasta un valor de sustancialmente 4500C.Para llevar a cabo el mencionado anlisis multivariante el mtodo propuesto por el primer aspecto de Ia invencin comprende una etapa inicial de calibracin de dicho sensor de poder calorfico, para obtener un vector de proyeccin (o en general los parmetros de una funcin de proyeccin), y una etapa de prediccin o modo de operacin normal en Ia cual se aplica dicho vector de proyeccin a dichas seales de salida del sensor de poder calorfico, para proyectar las lecturas del sensor de poder calorfico a valores de poder calorfico.Dicha etapa previa de calibracin se lleva a cabo para un ejemplo de realizacin preferido mediante Ia realizacin de las siguientes etapas por parte de dicho sistema de procesamiento: - almacenar en una memoria de calibracin de dicho sistema electrnico, unos datos correspondientes a una pluralidad de gases y/o mezclas de gases de referencia representativos de una operacin del sensor de poder calorfico predeterminada considerada como normal, consistiendo dichos datos en Ia respuesta del sensor de poder calorfico para cada caso de referencia, y el valor de poder calorfico correspondiente; para a continuacin, - calibrar el sensor de poder calorfico efectuando una regresin multivariante, hasta obtener dicho vector de proyeccin.En cuanto al tipo de regresin multivariante a utilizar, Ia realizacin preferida del mtodo comprende Ia utilizacin de una regresin lineal o una regresin de mnimos cuadrados parciales, o PLS, o una regresin CLS, o PCR, o SVR, o una combinacin de las mismas.El mtodo propuesto comprende, para un ejemplo de realizacin, excitar un calefactor del sensor de poder calorfico de principio trmico mediante Ia utilizacin de un bloque de excitacin suministrador de seales elctricas de muy alta repetibilidad (0,1 % o mejor), en Ia forma de un tren de valores discretos de Ia seal elctrica en respuesta a los cuales se obtienen unos valores estacionarios de dichas seales de salida del sensor de poder calorfico, con los que se construye un vector de medidas de un nmero de componentes igual al de valores discretos aplicados.Para un ejemplo de realizacin preferido el gas combustible cuyo poder calorfico se determina mediante el mtodo propuesto por el primer aspecto de Ia invencin es un gas natural de composicin variable.La presente invencin tambin concierne, en un segundo aspecto, a un sistema para Ia determinacin del poder calorfico de un gas combustible formado por ms de dos componentes, circulante por una conduccin, que comprende un sensor y un sistema electrnico adaptado para calcular unos vaEl presente software realiza el clculo de las principales propiedades del gas natural, tales como el poder calorfico superior, poder calorfico inferior, densidad, densidad relativa, factor de compresibilidad, peso molecular e ndice de Wobbe. Los resultados son funcin de la composicin de la mezcla y los clculos se realizan para diferentes temperaturas de referencia y para diferentes temperaturas de combustin. En todos los casos la presin considerada siempre es 101.325 KPa.Inicio de la aplicacinEjecutar el fichero GNcalc.exe. Se mostrar la pantalla principal.Datos de partidaSe deber introducir la composicin del gas en la pestaacomposicin.Igualmente se debe indicar si la composicin introducida est expresada en porcentaje molar (nmero de moles del componente por moles totales en la mezcla) o en porcentaje volumtrico.El botnNormalizarse utiliza para normalizar la composicin, es decir, cuando la suma de los componentes no es igual al 100% realiza un ajuste de forma ponderada de manera que la composicin sume exactamente 100%. Esta funcin es de utilidad, por ejemplo, cuando la composicin proviene del resultado de anlisis de un cromatgrafo. En este caso la suma de los componentes no tiene porque ser exactamente del 100% debido al error del analizador. Normalizando obtenemos una mejora en la precisin de los resultados obtenidos.Una vez introducida la composicin del gas, en el resto de pestaas obtenemos los distintos resultados:Densidad a 0, 15 y 20 CDensidad relativa a 0, 15 y 20 CCompresibilidad a 0, 15 y 20 CPeso molecular medioPoder calorfico superior a distintas temperaturas de medida y combustin (0/0, 15/15, 15/0 C)Poder calorfico inferior a distintas temperaturas de medida y combustin (0/0, 15/15, 15/0 C)ndice de Wobbe superior temperaturas de medida y combustin (0/0, 15/15 C).En todos los casos la presin se referencia a101.325 KPaCONCEPTOS IMPORTANTES:Combustin del gas naturalLa combustin del gas natural consiste en una reaccin qumica con el oxgeno mediante la cual se produce principalmente agua y CO2, liberandoigualmenteuna cantidad importante de energa.Debido a las altas temperaturas que se alcanzan durante la combustin, el agua se encontrar en forma de vapor. Una vez que los gases producto de la combustin se enfren, este agua puede llegar a condensarse, realizando un aporte adicional de energa (calor de vaporizacin). Todo esto hay que tenerlo en cuenta cuando se define el poder calorfico de un gas (cantidad de calor liberada en la combustin) y por tanto tendremos que distinguir entre:El valor que se obtiene cuanto, adems de la propia energa producida por la reaccin, consideramos tambin el calor producido por la condensacin del agua. A esto lo llamaremos poder calorfico superior.El valor obtenido cuanto esta energa de condensacin no es tenida en cuenta. A esto lo llamaremos poder calorfico inferior.Es importante no confundir entre el agua que se forma como producto de la combustin y el posible contenido en agua que ya haba en el gas natural antes de producirse la combustin. El primer caso es el que hemos descrito en las lneas anteriores. El segundo caso no afecta a la diferencia entre el poder calorfico superior e inferior aunque si hay que tenerlo en cuenta en el clculo puesto que, como el poder calorfico del agua es nulo, a mayor contenido de agua menor poder calorfico del gas.El gas natural, contendr una proporcin determinada de agua, que interesa sea lo ms baja posible. Es frecuente considerar el poder calorfico del gas natural en base seca, es decir considerando que el contenido en humedad es despreciable. Los cromatgrafos que se utilizan para la determinacin del poder calorfico deben de trabajar con muestras secas, por lo que a la muestra se le elimina el contenido en humedad antes de ser analizada por el cromatgrafo. Como contrapartida est el valor del poder calorfico para gas natural saturado en agua.La norma de referencia utilizada habitualmente para el clculo del poder calorfico es la ISO 6976, la cual adems describe el procedimiento de clculo de la densidad, densidad relativa e ndice de Wobbe.Poder calorfico superiorEs la cantidad de calor que se libera en una combustin completa en aire de una determinada cantidad de gas, manteniendo la presin constante y retornando todos los productos de combustin a la misma temperatura, t1, que la de los reactivos que produjeron la combustin. Todos los productos de la combustin permanecen en estado gaseoso con la excepcin del agua que al enfriarse a la temperatura t1 es condensada.Poder calorfico inferiorEs la cantidad de calor que se libera en una combustin completa en aire de una determinada cantidad de gas, manteniendo la presin constante y retornando tod

os los productos de combustin a la misma temperatura, t1, que la de los reactivos que produjeron la combustin. Todos los productos de la combustin permanecen en estado gaseoso.DensidadEs la masa de un gas dividido por su volumen a unas condiciones determinadas de presin y temperatura.Densidad relativaEs la densidad de un gas dividido entre la densidaddel aireIndice de WobbeEs el poder calorfico superior por volumen de gas, expresado a unas condiciones de referencia determinadas dividido por la raiz cuadrada de la densidad relativa a las mismas condiciones de referencia.El ndice de Wobbe es un indicador de la intercambiabilidad de combustibles gaseosos. Dos gases con el mismo ndice de Wobbe y con la misma presin y alimentando al mismo quemador producirn la misma cantidad de energa. Puesto que la densidad relativa es adimensional, las unidades del ndice de Wobbe y el poder calorfico son las mismas.Factor de compresibilidad (Z)Es la relacin entre el volumen real que ocupa una determinada masa de gas a una presin y temperatura determinadas dividido por su volumen, bajo las mismas condiciones, segn se calcula con la ecuacin de los gases ideales. Por tanto, define el grado por el cual un gas se aparta del comportamiento ideal, siendo Z=1 el valor correspondiente a los gases ideales.La ecuacin de los gases ideales (PV = n R T) quedara corregida por este factor, quedando de la siguiente forma:PV = Z n R TTemperatura de referencia de combustinEs la temperatura a la cual tericamente elgas es quemadoTemperatura de referencia de medidaEs la temperatura que se utiliza para expresar el porcentaje volumtrico del gas. No tiene porque coincidir con la temperatura de referencia de combustin.DESCARGAR DEMO(La demo est limitada a una concentracion fija de metano)ALGUNAS APLICACIONES DE LA TERMOQUMICAProcesos de almacenado de la energa solar para la produccin de combustibles:La propiedad qumica del almacenamiento de energa que poseen algunas sustancias es una de las razones tcnicas fundamentales para el xito y desarrollo de tecnologas basadas en el carbn o el petrleo. Los desarrollos hacia sistemas energticos globales sostenibles va a exigir la sustitucin de los carburantes fsiles por otros cuya principal fuente sea energa renovable. Si la radiacin solar se utiliza para producir un combustible idntico o con propiedades similares a los basados en materias primas y procesos de conversin convencionales, se tienen los denominados "combustibles solares".Una caracterstica comn de todos estos procesos es que requieren un elevado aporte energtico con altas densidades de flujo solar, lo que requiere una tecnologa de alta concentracin.1. Produccin solar de Hidrgeno:La produccin desolar puede ser un elemento clave de los futuros sistemas energticos. El agua es la fuente ms abundante deen la tierra, y la energa solar se puede utilizar para completar la reaccin de hidrlisis. Puesto que el agua se regenera por el uso final de la energa del hidrgeno, se obtiene un ciclo cerrado y completo de la energa limpia.

A temperaturas muy altas la disociacin trmica (termlisis) de agua proceder de acuerdo con la ecuacin (1). La clave del proceso es alcanzar la separacin in situ utilizando para ello un reactor solar conteniendo una membrana de zirconio para la separacin de. Se han alcanzado temperaturas en el reactor de 2.250 K, y el rendimiento del hidrgeno ha excedido la prediccin terica. Las temperaturas tan elevadas pueden obtenerse a travs de radiacin solar.2. Produccin solar de Cemento:La produccin mundial de cemento tiene una alta emisin de dixido de carbono con una contribucin del 5 por 100 a las emisiones globales antropognicas de dixido de carbono. Estas emisiones pueden ser reducidas sustancialmente utilizando energa solar en la descomposicin trmica de la cal viva, que es el principal paso endotrmico en la produccin de cemento, Ecuacin (8).

Esta reaccin es altamente endotrmica razn por la cual la industria cementera requiere una alta aportacin de energa trmica. Debido a ello, puede tener sentido la integracin de la energa solar trmica en la produccin industrial de cemento, basndose en reactores de tipo ciclnico situados en el foco de un sistema receptor central. Este reactor puede ser abierto a la atmsfera dado que la reaccin de calcinacin puede producirse en presencia de aire y la absorcin efectiva de la luz solar concentrada puede conseguirse formando una nube de gas y partculas que se encuentran girando en el interior de la cavidad del reactor.3. Produccin de Metales y Sustratos Cermicos:La extraccin convencional de metales a partir de sus xidos, mediante procesos trmicos y electrolticos, se caracteriza por su alto contenido energtico y su polucin ambiental asociada, resultando tambin aqu muy importante ala aplicacin de la energa solar.El primer paso es la reduccin carbotrmica de xidos de metal produciendo metales y gas de sntesis en una reaccin endotrmica a alta temperatura.