Termodinamica Un.5 Mezclas No Reactivas

UNIDAD 5.-MEZCLAS NO REACTIVAS
5.1.-FRACCIONES MOLARES Y DE MASA.

Ley de Dalton de las presiones parciales o proporciones múltiples
Hasta ahora nos hemos concentrado en el comportamiento de sustancias gaseosas puras, pero en los experimentos a menudo se utilizan mezclas de gases. Por ejemplo, para el estudio del contaminación del aire, puede interesar la relación de presión, volumen ytemperatura de una muestra de aire, que contiene varios gases. En este y todos los casos que implican mezclas de gases, la presión total del gas se relaciona con las presiones parciales, es decir, las presiones de los componentes gaseosos individuales de la mezcla. En 1801, Dalton formulo una ley, que actualmente se conoce como la ley de Dalton de presiones parciales, la cual establece que la presióntotal de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviera solo.


Considere el caso en el que dos gases, A y B están en un recipiente de volumen V. la presión ejercida por el gas A, de acuerdo con la ecuación del gas ideal, es

Donde na es el numero de moles de A presente. Del mismo modo, la presión ejercida por el gas B es

En una mezcla de gasesA y B , la presión total Pt es el resultado de las colisiones de ambos tipos de moléculas, A y B, con las paredes del recipiente. Por lo tanto, de acuerdo con la ley de Dalton.


Donde n, el numero total de moles de los gases presentes, esta dado por n=na+nb, y Pa y Pb son las presiones parciales de los gases, la Pt depende solo del numero total de moles de gas presente, no de la naturalezade las moleculas del gas.
En general, la presion total de una mezcla de gases esta dada por

Donde P1, P2,P3 … son las presiones parciales de los componentes 1, 2, 3, … para darse cuenta de cómo esta relacionada la presion parcial con la presion total, considere denuevo la mezcla de dos gases A y B. Dividiendo Pa entre Pt se obtiene


Donde Xa se denomina la fracción molar del gas A. lafracción moral es una cantidad adimensional que expresa la relación del número de moles de un componente con el numero de moles de todos los componentes presentes. En general, la fracción moral del componente i en una mezcla esta dado por

Donde Ni y Nt son el numero de moles del componente i y el numero total de moles presentes, respectivamente. La fracción moral siempre es más pequeña que 1.Ahora es posible expresar la presión parcial de a como
De manera similar
Observe que la suma de las fracciones molares de una mezcla de gases debe ser igual a la unidad. Si solo dos componentes están presentes. Entonces

Si un sistema contiene mas de dos gases, la presión parcial del componente es i se relaciona con la presión total por


Ejercicio.
Una mezcla de gases contiene 4.46moles de neon (Ne), 0.74 moles de argòn (Ar) y2.15 moles de xenón (Xe) , calcule las presiones parciales de los gases si la presión total es 2.00 atm a cierta temperatura.

Datos Formulas
n(Ne)= 4.46 moles
n(Xe)=2.15 moles
n(Ar)=0.74 moles

2.-

Una mezcla de gases a 300K y 200kPa consiste en 1 kg de CO2 y 3 kg de CH4 determine la presión parcial de cada gas y la masa molaraparente de la mezcla de gases.




LEY DE AMAGAT

Ley de Amagat establece que en una mezcla de gases cada gas ocupa su volumen como si los restantes gases no estuvieran presentes. El volumen específico de un determinado gas en una mezcla se llama volumen parcial, v. El volumen total de la mezcla se calcula simplemente sumando los volúmenes parciales de todos los gases que la componen.
• Unvolumen de 0.3m3 de 02 a 200K y 8 Mpa se mezcla con 0.5m3 de N2 a la misma temperatura y a la misma presion, formando una mezcla a 200 K y 8Mpa. Determine el volumen de la mecla usando a) la ecuación de estado para gases ideales b) la regla de Kay, y c) el diagrama de compresibilidad y la ley de amagat.




Propiedades de mezclas de
Gases ideales y reales



Comportamiento PVT de...