Ingenieria quimica

 
Guía de Trabajos Prácticos
 
 
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Cátedra: Termodinámica
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Trabajo Práctico: Soluciones Líquidas Reales - Propiedades Molares Parciales
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Carrera: Ingeniería Química
 
Introducción
 
Se define como mezcla perfecta a aquella para la cual secumple
(1)
donde R es una propiedad extensiva de la mezcla (volumen, entalpía de la mezcla, etc.), rºi es la propiedad molar del componente i puro a la misma T y P de la mezcla y c es el número de componentes presentes en la mezcla.

 
Con el objeto de representar el comportamiento real de las mezclas a través de una expresión que conserve la forma de la ecuación (1), se introduce elconcepto de propiedad molar parcial ()
 
cumpliéndose que (2)
 
Se puede demostrar, aplicando el teorema de Euler, que la propiedad molar parcial es una propiedad intensiva, como así también la validez de la ecuación (2), cuando la propiedad R se expresa en función de P, T y c variables extensivas.
 

 
Parte I: Volumen Molar Parcial
 
Objetivo
 
Observación de la diferencia decomportamiento entre una mezcla real y una mezcla perfecta.
 
Fundamento Teórico
 
Se circunscribirá el análisis al caso de mezclas binarias.
Si al mezclar dos sustancias puras, el volumen ocupado resulta ser: VP = V1 + V2, se dice que para esa solución se cumple la aditividad de volúmenes, ya que el volumen final es la suma de los volúmenes iniciales antes del mezclado.
El volumen ocupado por unsustancia pura está dado por , por lo tanto:

 
que es la misma expresión que resultaría de aplicar la ecuación (1).
n2 v2 |

n1 v1 |

V2 |

V1 |

n1 + n2 |

Vsolución |

Es decir, que los enunciados de aditividad de volúmenes y mezcla perfecta son equivalentes.
Para el caso de mezclas reales, según la ecuación (2):

Al efecto de comparar el comportamiento de unamezcla real con el de una mezcla perfecta, se tomará como ejemplo el sistema binario agua-etanol en fase líquida.
En la figura (I) se ha graficado vm vs. wetanol para dicho sistema (extraído de "Thermodynamics"; Abbott, N., y Van Ness, H., pág. 239-239), y donde:
 

 
En dicha figura se ha ejemplificado el cálculo de los volúmenes másicos parciales de etanol y agua en una solución cuyafracción en peso es wetanol = 0,5. Así, para cada wetanol pueden obtenerse los valores numéricos de los volúmenes másicos parciales y graficarse estos vs. wetanol. La curva que resulta se representa en la figura (II).
En las figuras (I) y (II), la línea de trazos representa el comportamiento perfecto.
Figura I |

 
Figura II |

 
 
Técnica Operatoria
 
*          En un matraz de 50ml, agregar mediante bolpipeta, 25 ml de etanol 96%w.
*          Agregar 25 ml de agua desde una bureta.
*          Observar que no se ha logrado enrasar el aforo del matraz.
*          Enrasar con agua midiendo la cantidad agregada.
 
Cálculos
 
a) a)      Con los datos de la experiencia, hallar el volumen específico de la mezcla:
b) b)      Verificar ese valor con elvalor de vm obtenido, para igual wetanol, de la figura (I) y de la figura (II)
c) c)      Comparar los valores de vm obtenidos en los puntos a y b, con el obtenido por la aplicación de la ecuación de mezcla perfecta.
 
Parte II: Entalpía Molar Parcial
 
Objetivo
 
Construir un diagrama entalpía de mezcla vs. concentración para el sistema agua-ácido acético. Calcular los calores integralesde disolución, de dilución y calores diferenciales para diferentes concentraciones para el sistema agua-ácido acético.
 
 
Fundamento Teórico
 
Si al mezclado (modificación) de dos o más sustancias a presión y temperatura constantes, se le aplica el primer principio de la termodinámica, resulta,
 

Como los procesos de mezclado se conducen normalmente a presión constante, al calor...