Ejercicios Felder
Páginas: 13 (3011 palabras)
Publicado: 16 de abril de 2012
[pic]
M. P. Castaño Lozano; D. A. Cruz Olaya; M. A. Sánchez Isaza
Balance de Energía Y Equilibrio Químico, Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia. Marzo 2012.
CAPITULO 1
Resolución ejercicio 8,94 del libro Principios Elementales de los procesos químicos. Felder, Richard. Rouseseau, Ronald.Resumen.
Este artículo va a enfrentar la situación planteada en el ejercicio 8,94 del libro Principios Elementales de los procesos químicos, escrito por Felder, Rousseau. En esta situación se mezclan dos sustancias (una gaseosa y otra líquida) en un tanque de volumen constante a unas condiciones específicas de temperatura y presión, el principal objetivo es encontrar una expresión con la que se puedahallar la temperatura final del sistema teniendo en cuenta diversas condiciones tanto de las sustancias como del ambiente donde se encuentran.
Palabras clave:
1. Introducción.
El planteamiento del problema expone que se tiene un tanque a volumen constante con dos sustancias A (en fase gaseosa) y B (en fase líquida) inicialmente a una temperatura To y una presión Po. La sustanciaA se disuelve en B de forma lineal siguiendo una expresión que involucra una relación molar entre las dos sustancias y también una constante de solubilidad llegando a una temperatura fina T y una presión fina P (esta información se va a ampliar en metodología).
Para poder abordar la situación es necesario tener presentes algunos conceptos importantes como la solubilidad (cantidad máxima de uncompuesto A que se puede diluir en una cantidad específica de otro compuesto B en el equilibrio, generalmente esta expresada por ecuaciones que relacionan las proporciones molares con una constante de solubilidad específica para cada par de compuestos. Esta depende de la temperatura y de la naturaleza del par de compuestos), la noción de gases ideales (se consideran gases ideales cuando seencuentran a baja presión cercana a 1 atm y temperatura mayor a 0°C, estos se rigen por su propia ecuación de estado [pic] que es una aproximación a su comportamiento), capacidades caloríficas a volumen constante debido a que se esta trabajando con un sistema cerrado (la capacidad calorífica de un cuerpo se define como la cantidad de energía necesaria para aumentar en un grado Celsius la temperatura deuna masa), fracciones molares (relación de moles de una sustancia y la totalidad de moles de todas las sustancias presentes en el sistema) y [pic](representa toda la energía que tiene la sustancia dentro como por ejemplo la energía cinética de las moléculas, las energías de atracción y repulsión entre partículas subatómicas, átomos, iones, moléculas y otras formas de energía).
2.Metodología.
El ejercicio 8,94 del Felder propone un tanque con agitación y un volumen Vt (L) se carga con Vl (L) de un líquido, B. El espacio sobre el líquido esta ocupado por un gas puro A, a una presión inicial Po (atm). La temperatura inicial del sistema es To(K). Se enciende el agitador del tanque y A comienza a disolverse en B. La solución continúa hasta que el líquido se satura con A a latemperatura T y presión P finales del sistema. La solubilidad de A en B en el equilibrio, está regida por una expresión que relaciona la proporción molar de A/B en el líquido con la presión parcial de A en la fase gaseosa (que a su vez es igual a la presión en el tanque, ya que el gas A es puro). La expresión de la solubilidad es la que se da a continuación:
[pic]
Se necesita conocer unaexpresión para hallar la temperatura final del sistema y además las temperaturas finales siguiendo unas condiciones específicas.
[pic]
Figura 1. Diagrama del tanque.
Para encontrar una expresión para la temperatura se deben tener en cuenta las relaciones matemáticas de la ecuación de la solubilidad, anteriormente expuesta, la ecuación de estado de los gases ideales, balance de materia y por...
M. P. Castaño Lozano; D. A. Cruz Olaya; M. A. Sánchez Isaza
Balance de Energía Y Equilibrio Químico, Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia. Marzo 2012.
CAPITULO 1
Resolución ejercicio 8,94 del libro Principios Elementales de los procesos químicos. Felder, Richard. Rouseseau, Ronald.Resumen.
Este artículo va a enfrentar la situación planteada en el ejercicio 8,94 del libro Principios Elementales de los procesos químicos, escrito por Felder, Rousseau. En esta situación se mezclan dos sustancias (una gaseosa y otra líquida) en un tanque de volumen constante a unas condiciones específicas de temperatura y presión, el principal objetivo es encontrar una expresión con la que se puedahallar la temperatura final del sistema teniendo en cuenta diversas condiciones tanto de las sustancias como del ambiente donde se encuentran.
Palabras clave:
1. Introducción.
El planteamiento del problema expone que se tiene un tanque a volumen constante con dos sustancias A (en fase gaseosa) y B (en fase líquida) inicialmente a una temperatura To y una presión Po. La sustanciaA se disuelve en B de forma lineal siguiendo una expresión que involucra una relación molar entre las dos sustancias y también una constante de solubilidad llegando a una temperatura fina T y una presión fina P (esta información se va a ampliar en metodología).
Para poder abordar la situación es necesario tener presentes algunos conceptos importantes como la solubilidad (cantidad máxima de uncompuesto A que se puede diluir en una cantidad específica de otro compuesto B en el equilibrio, generalmente esta expresada por ecuaciones que relacionan las proporciones molares con una constante de solubilidad específica para cada par de compuestos. Esta depende de la temperatura y de la naturaleza del par de compuestos), la noción de gases ideales (se consideran gases ideales cuando seencuentran a baja presión cercana a 1 atm y temperatura mayor a 0°C, estos se rigen por su propia ecuación de estado [pic] que es una aproximación a su comportamiento), capacidades caloríficas a volumen constante debido a que se esta trabajando con un sistema cerrado (la capacidad calorífica de un cuerpo se define como la cantidad de energía necesaria para aumentar en un grado Celsius la temperatura deuna masa), fracciones molares (relación de moles de una sustancia y la totalidad de moles de todas las sustancias presentes en el sistema) y [pic](representa toda la energía que tiene la sustancia dentro como por ejemplo la energía cinética de las moléculas, las energías de atracción y repulsión entre partículas subatómicas, átomos, iones, moléculas y otras formas de energía).
2.Metodología.
El ejercicio 8,94 del Felder propone un tanque con agitación y un volumen Vt (L) se carga con Vl (L) de un líquido, B. El espacio sobre el líquido esta ocupado por un gas puro A, a una presión inicial Po (atm). La temperatura inicial del sistema es To(K). Se enciende el agitador del tanque y A comienza a disolverse en B. La solución continúa hasta que el líquido se satura con A a latemperatura T y presión P finales del sistema. La solubilidad de A en B en el equilibrio, está regida por una expresión que relaciona la proporción molar de A/B en el líquido con la presión parcial de A en la fase gaseosa (que a su vez es igual a la presión en el tanque, ya que el gas A es puro). La expresión de la solubilidad es la que se da a continuación:
[pic]
Se necesita conocer unaexpresión para hallar la temperatura final del sistema y además las temperaturas finales siguiendo unas condiciones específicas.
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Figura 1. Diagrama del tanque.
Para encontrar una expresión para la temperatura se deben tener en cuenta las relaciones matemáticas de la ecuación de la solubilidad, anteriormente expuesta, la ecuación de estado de los gases ideales, balance de materia y por...
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