Termodinamica

Tema 6. Termodinámica de sistemas multicomponentes

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TEMA 6. TERMODINAMICA DE SISTEMAS MULTICOMPONENTES
6.1. 6.2. 6.3. 6.4. Introducción Propiedades molares parciales o específicas parciales Cambio de propiedades de mezcla Termodinámica química

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6.5. Fugacidad. Coeficientes de fugacidad. Actividad 6.5.1. Definiciones 6.5.2.Aplicación a gases ideales 6.5.3. Aplicación a gases reales, puros y como componentes de una mezcla 6.5.4. Aplicación a mezclas de gases reales 6.6. Criterio de equilibrio de fases en sistemas multicomponentes

Bibliografía Cuestiones

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Tema 6. Termodinámica de sistemas multicomponentes

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TEMA 6. TERMODINAMICA DESISTEMAS MULTICOMPONENTES
6.1. Introducción Muchos sistemas de interés práctico en ingeniería contienen dos o más especies químicas diferentes. Debido a que la composición de estos sistemas varía frecuentemente como resultado de los procesos de transferencia de masa o reacciones químicas, la descripción termodinámica del sistema debe tener en cuenta la influencia de la composición de cada especiesobre las propiedades termodinámicas del sistema, es decir sobre sus variables intensivas. Estas variables intensivas representan los valores por unidad de masa o de número de moles de cantidades extensivas como la entalpía y la entropía, y se denominaron en el apartado 1.4 variables (o propiedades) molares o específicas. La posible influencia que la composición pueda ejercer sobre ellas introduceahora la conveniencia de definir las propiedades molares parciales o propiedades específicas parciales. Por ejemplo, en una mezcla líquida de etanol y agua es necesario considerar el volumen molar parcial del etanol y el volumen molar parcial del agua en la solución, cuyos valores suelen ser diferentes a los volúmenes molares del etanol puro y del agua pura a la misma temperatura y presión. Ellotiene como consecuencia que el volumen real de la mezcla no pueda calcularse como suma de los volúmenes molares de sus componentes por sus fracciones molares, o lo que es lo mismo, que el volumen de la mezcla no sea igual a la suma de los volúmenes de los componentes que se mezclan, siendo por el contrario necesario calcularlo a partir de los volúmenes molares parciales. Si la mezcla fuese unasolución ideal, el volumen molar parcial de un componente en solución sería el mismo que el volumen molar de la sustancia pura a la misma temperatura y presión. 6.2. Propiedades molares parciales o específicas parciales

En realidad, los componentes de una solución están íntimamente entremezclados y no pueden conservar sus propiedades particulares. Sin embargo, se les puede asignar propiedades enalguna base arbitraria pero universal, de modo que las ecuaciones (6.1) y (6.2) son fórmulas que definen cómo una propiedad de una solución se reparte entre sus componentes. En lugar de definirlas tal como se definían las propiedades molares o específicas en las expresiones (1.1), y con el fin de respetar la mencionada variación con la composición, se definen como el incremento que sufriría lavariable extensiva ante un incremento infinitesimal del número de moles del componente manteniendo invariables las cantidades del resto de componentes:
ai = ∂A ∂ni T , p , n

(6.1)
j ≠i

siendo A una variable extensiva y definiéndose, en este caso, ai como propiedad molar parcial.

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118 ∂A ∂mi

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ai =

(6.2)
T , p ,m j ≠ i

ysiendo en este caso ai una propiedad específica parcial. A partir de las propiedades molares parciales, cualquier variable termodinámica extensiva se puede calcular como:

A=

∑n a

i i

(6.3)

Dividiendo ésta entre el número de moles totales:

A = a = ∑ xi ai n

siendo

xi =

ni n

(6.4)

Si se trabaja con propiedades específicas, la expresión para la variable extensiva sería...