mecanica

INGENIERIA EN ENERGIA UNS

TERMODINAMICA II

7. MEZCLAS NO REACTIVAS: GAS IDEAL. COMPOSICIÓN. PROPIEDADES.
ENTROPIA.

7.1 INTRODUCCIÓN
Una sustancia pura se define como una sustancia que es homogénea y sin cambios
en su composición química. Mezclas homogéneas de gases que no reaccionan una
con la otra, son por lo tanto, sustancias puras, y las propiedades de tales mezclas
pueden serdeterminadas justamente como las propiedades de cualquier otra
sustancia pura. Las propiedades de mezclas comunes tales como aire y ciertos
productos de combustión han sido tabulados o fijados por ecuaciones, pero ya que es
posible un número ilimitado de mezclas, las propiedades de todas ellas no pueden ser
tabuladas.
Debido a que los ingenieros frecuentemente tratan con mezclas. Debemos sercapaces de calcular las propiedades de cualquier mezcla a partir de las propiedades
de sus componentes. Este capitulo discute tales cálculos, primero para mezclas de
gases y después para mezclas de gas y vapor.
7.2 ANÁLISIS DE MEZCLAS
Si una mezcla de gas consiste en los gases A, B, C. y así sucesivamente. La masa de
la mezcla es la suma de las masas de los gases componentes:

mm  mA  mB mC  ...   mi

(7.1)

Donde el subíndice m se refiere a la mezcla y el subíndice i se refiere al iésimo
componente
Fracción de Masa
La fracción de masa (o concentración) de cualquier componente i se define como

xi 

m
mi
, xA  A ,
mm
mm

etc.

(7.2)

Análisis de Masa
Un análisis de masa (algunas veces llamado análisis gravimétrico) se expresa en
términos de lasfracciones de masa y

1  xA  xB  xC  ...   xi

(7.3)

El número total de moles de una mezcla es la suma del número de moles de
sus componentes:

Nm  N A  N B  NC  ...   Ni

(7.4)

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Benites-Calderón-Escate

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Fracción Molar
La fracción molar y se define como

yi 

NA
Ni
,
, yA 
Nm
Nm

etc.

(7.5)

AnálisisMolar
Un análisis molar se expresa en términos de las fracciones molares, y

1  yA  yB  yC  ...   yi

(7.6)

El Numero de moles N, la masa m, y la masa molar M de un componente (subíndice i)
y el de toda una mezcla (subíndice m) están relacionados por

mi  Ni M i
mm  Nm M m

(7.7)

Donde Mm es la masa molar de la mezcla Sustituyendo de la ecuación (7.7) en la
ecuación (7.1) seobtiene

mm   mi   Ni M i
Mm 

mm  Ni M i

  yi M i
Nm
Nm

(7.8)

De las ecuaciones anteriores, una relación útil para conversiones de análisis de
mezcla es

yi  xi

Mm
Mi

(7.9)

7.3 PRESIÓN PARCIAL
La presión parcial Pi de un componente i en una mezcla de gas se define como

Pi  yi Pm
PA  y A Pm

etc.

(7.10)

Donde y es la fracción molar. De estadefinición, la suma de las presiones parciales de
los componentes de una mezcla de gases es igual a la presión de la mezcla

P   y P
i

i m

 Pm  yi  Pm

(7.11)

Esto se aplica a cualquier mezcla de gases, ya sea que esta sea o no un gas ideal.
7.4 VOLUMEN PARCIAL
El volumen parcial vi de un componente i en una mezcla de gases se define como

vi  yi vm
vA  y Avm

etc.(7.12)

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Benites-Calderón-Escate

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La suma de los volúmenes parciales de los componentes de una mezcla de gases es
igual al volumen de la mezcla:

v   y v
i

i m

 vm  yi  vm

(7.13)

El volumen parcial, por supuesto, no es el volumen real de un componente tal como
este existe en la mezcla debido a que cada componente llenael volumen entero del
recipiente que contiene la mezcla.
Las definiciones de presión parcial y volumen parcial son generales y son validas para
todas las mezclas. Veremos que para mezclas de gases ideales, presión parcial y el
volumen parcial tienen un significado físico.
Se acostumbra usar dos modelos diferentes de mezclas de gases, el modelo de
Dalton y el modelo de Amagat. Nosotros...