FQ2 2015

Universidad de San Carlos de Guatemala
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Química

Área de Fisicoquímica
Fisicoquímica 2
Segundo Semestre 2015

EJEMPLOS 01

Determine las propiedadesparciales, de mezcla y los cambios de mezcla (V, U, H, S, A & G) para la adición de
15mol de oxígeno a 35mol de nitrógeno a 359.54K y 253.3kPa como gases ideales, utilizando estados de
referencia, en formaanalítica y en forma gráfica (variando la composición).
Datos:
Estado de referencia: {𝑇 o = 298.15K, 𝑃o = 101.325kPa}
o
o
o
o
𝐶𝑝,𝑖,𝑚
𝐻𝑖,𝑚
𝐺𝑖,𝑚
𝑆𝑖,𝑚
i
(J/mol)
(J/mol)
(J/mol·K)
(J/mol·K)
O2
0.0
0.0205.1657604 29.3745888
N2
0.0
0.0
191.6298360 29.1443148
Fuente: DEAN, John A. Lange Manual de Química. 13ª ed. México: McGraw-Hill, 1990. Tomo IV.
PASO 1: Cálculo de propiedades molares en estado puro:{𝑇 = 359.54K, 𝑃 = 253300Pa}
Volumen molar:
Pa · m3
) · (359.54K)
𝑅·𝑇
mol · K
(gi)
𝑉𝑖,𝑚 =
=
= 0.011801088m3 /mol
𝑃
253300Pa
Ya que ambas especies son gases ideales este valor es el mismo para cadauna.
(8.314

Entalpía [𝐻 (gi) = 𝑓(𝑇)]
𝑇

(gi)

o
o
o
𝐻𝑖,𝑚 = 𝐻𝑖,𝑚
+ ∫ 𝐶𝑝,𝑖,𝑚 · 𝑑𝑇 ≈ 𝐻𝑖,𝑚
+ 𝐶𝑝,𝑖,𝑚
· (𝑇 − 𝑇 o )
𝑇o

Energía interna [𝑈 (gi) = 𝑓(𝑇)]
(gi)

(gi)

(gi)

𝑈𝑖,𝑚 = 𝐻𝑖,𝑚 − 𝑃 · 𝑉𝑖,𝑚

Entropía [𝑆 (gi)= 𝑓(𝑇, 𝑃)]
𝑇
𝑃
𝑑𝑇
𝑑𝑃
𝑇
𝑃
(gi)
o
o
o
𝑆𝑖,𝑚 = 𝑆𝑖,𝑚 + ∫ 𝐶𝑝,𝑖,𝑚 ·
−𝑅∫
≈ 𝑆𝑖,𝑚
+ 𝐶𝑝,𝑖,𝑚
· ln ( o ) − 𝑅 · ln ( o )
𝑇
𝑇
𝑃
𝑇o
𝑃o 𝑃
Energía de Helmholtz [𝐴(gi) = 𝑓(𝑇, 𝑃)]
(gi)

(gi)

(gi)

𝐴𝑖,𝑚 = 𝑈𝑖,𝑚 − 𝑇 ·𝑆𝑖,𝑚

Energía de Gibbs [𝐺 (gi) = 𝑓(𝑇, 𝑃)]
(gi)

(gi)

(gi)

𝐺𝑖,𝑚 = 𝐻𝑖,𝑚 − 𝑇 · 𝑆𝑖,𝑚
Resultados:
(gi)

i
O2
N2

(gi)

(gi)

(gi)

𝑉𝑖,𝑚
𝐻𝑖,𝑚
𝑈𝑖,𝑚
𝑆𝑖,𝑚
3
(m /mol)
[J/(mol·K)]
(J/mol)
(J/mol)
0.011801088 1803.306011773.41385 203.0478962
0.011801088 1789.16949 1759.27733 189.4688579

(gi)

𝐴𝑖,𝑚
(J/mol)
-71230.4268
-66362.3558

(gi)

𝐺𝑖,𝑚
(J/mol)
-71200.5346
-66332.4637

PASO 2: Cálculo de propiedades molaresparciales de mezcla: {𝑇 = 359.54K, 𝑃 = 253300Pa}
Volumen molar parcial:
(gi)
(gi)
𝑉̅𝑖
= 𝑉𝑖,𝑚
Entalpía molar parcial:
̅ (gi) = 𝐻 (gi)
𝐻
𝑖
𝑖,𝑚
Energía interna molar parcial: [𝑈 (gi) = 𝑓(𝑇)]
̅...