Calculadora de propiedades reducidas

Una calculadora de propiedades reducidas transforma un estado real del gas y las constantes críticas de la sustancia pura en las tres variables adimensionales del principio de los estados correspondientes. Las comprobaciones de deberes, los ejercicios de ecuaciones de estado, las consultas de diagramas de compresibilidad y los valores esperados de katas de programación necesitan las mismas tres razones sin abrir un manual de diseño de procesos.

Qué significan la presión, temperatura y volumen reducidos

En la termodinámica clásica y la ingeniería química, los fluidos puros se comparan a menudo tras escalar cada propiedad por su valor en el punto crítico. La presión reducida se define como la presión real dividida por la presión crítica, la temperatura reducida como la temperatura absoluta real dividida por la temperatura crítica, y el volumen reducido como el volumen o volumen molar real dividido por el volumen crítico.

Como cada razón es adimensional, los gases que comparten los mismos Pr y Tr suelen mostrar factores de compresibilidad similares aunque sus presiones y temperaturas absolutas no se parezcan en nada: esa observación es el principio de los estados correspondientes y sustenta los diagramas generalizados de compresibilidad, las ecuaciones de estado simples de estados correspondientes y muchos métodos de correlación de libro de texto.

Las constantes críticas son valores de tablas específicos de cada sustancia: por ejemplo el dióxido de carbono tiene una temperatura crítica cercana a trescientos cuatro kelvin y una presión crítica cercana a setenta y cuatro bar, mientras que el punto crítico del agua se sitúa cerca de seiscientos cuarenta y siete kelvin y veintidós megapascales.

Su estado real debe usar el mismo sistema de unidades que esas críticas: si Pc está en bar entonces P debe estar en bar; si Tc está en kelvin entonces T ya debe ser absoluta (nunca Celsius sin conversión); si Vc está en litros por mol entonces V debe estar en litros por mol. Esta calculadora no convierte unidades ni consulta tablas críticas: solo forma las tres razones una vez que usted suministra una séxtupla coherente.

Los docentes y los calificadores automáticos también cuidan el rechazo de crítica nula: un estudiante que deja Pc en blanco o escribe cero ha salido del dominio de la definición, y devolver Infinity ocultaría ese error en lugar de enseñarlo.

Consejos prácticos, límites y búsquedas relacionadas

Mantenga las seis entradas dentro del rango absoluto publicado para que ninguna de las tres divisiones desborde hacia una variable reducida no finita que el solucionador deba rechazar. Prefiera enviar números en lugar de cadenas preformateadas cuando controle el cliente; las cadenas numéricas solo se aceptan cuando coinciden con un patrón numérico finito estricto. Convierta Celsius a kelvin antes de llamar —doscientos setenta y tres punto quince más la lectura en Celsius— porque una temperatura reducida construida desde Celsius no tiene sentido frente a una tabla crítica en kelvin.

Empareje con cuidado las unidades de presión: mezclar megapascales para P con bar para Pc produce un Pr silenciosamente erróneo que aún parece numéricamente plausible. Esta página se dirige a quienes buscan una calculadora de propiedades reducidas, presión temperatura volumen reducidos, Pr Tr Vr o variables reducidas de estados correspondientes en línea; no es un lector de diagramas del factor Z, ni un estimador de propiedades críticas, ni un solucionador completo de ecuaciones de estado.

Prefiera esta capacidad cuando ya tenga el estado y las tres constantes críticas y solo necesite las razones adimensionales; si su fuente es una corriente de proceso multifase, resuelva primero las constantes de componente puro o seudocríticas. Las comprobaciones de ida y vuelta son fáciles: recalcule cada razón a mano y confirme que coincide con el pr, tr o vr publicado dentro del mismo redondeo a doce decimales.