Capacidad calorífica en líquidos puros y mezclas líquidas

CONDUCTIVIDAD CALORÍFICA EN LÍQUIDOS PUROS Y
MEZCLAS LÍQUIDAS

INTRODUCCIÓN

La conductividad calorífica k es una propiedad que interviene en la mayor parte de los problemas de transmisión de calor. Su importancia en el transporte de energía es análoga a la de la viscosidad en el transporte de cantidad de movimento.

LÍQUIDOS PUROS

Las conductividades caloríficas de los líquidoorgánicos más habituales suelen ser entre 10 y 100 veces mayores que la de los gases a pequeñas presiones e iguales temperaturas, dependiendo poco de la presión y disminuyendo normalmente al aumentar la temperatura, aunque este efecto es mucho menos pronunciado que el ejercido sobre su viscosidad. La conductividad de tales líquidos oscila entre 250 y 400 μcal/(cm s K) a temperaturas inferiores a lasnormales de ebullición, mientras que las del agua, amoníaco y otras moléculas polares son dos o tres veces superiores y las de los metales líquidos 100 veces mayores.
Hasta el momento, se carece de base teórica suficiente para la estimación de la conductividad calorífica de los líquidos, debiendo recurrirse a ecuaciones empíricas aproximadas.

1. Estimación de la conductividad calorífica.Los métodos de estimación que se presentan a continuación se refieren exclusivamente a líquidos orgánicos.

Método del punto de ebullición de Sato y Riedel.

Sato propuso la siguiente correlación para la conductividad calorífica de los líquidos orgánicos a su temperatura normal de ebullición.

Riedel propuso, la siguiente correlación:

De las ecuaciones anterioresse deduce:

[pic]estando expresada la conductividad kL en cal/(s cm K).
Este método, es el más apropiado siempre que se requiera una estimación rápida y aproximada. Sin embargo, no es aplicable a líquidos muy polares, a hidrocarburos ligeros, a compuestos con cadenas ramificadas, líquidos inorgánicos o a líquidos a temperaturas muy superiores a las normales de ebullición.

Método deRobbins y Kingrea.

Weber fue el primero en sugerir la proporcionalidad entre la conductividad calorífica kL y el producto cp*ρm3/4, base de numerosas correlaciones para la predicción de kL. De entre ellas destaca la propuesta por Robbins y Kingrea:

Siendo kL la conductividad calorífica en cal/(cm s K); Tr la temperatura reducida; cp* el calor específico molar en cal/(mol K);ρm la densidad molar del líquido, mol/cm3; ΔS*=(reb/Teb)+Rln(273/Teb); reb el calor de vaporización normal a la temperatura de ebullición, cal/mol; Teb la temperatura de ebullición normal, en K; H y N dos parámetros, dependiente de la estructura molecular y de la densidad del líquido, respectivamente. El primero de ellos se resume en tabla 1 y el segundo puede tomar solamente los valores 0 y 1para densidades del líquido superiores o inferiores a 1 g/cm3, respectivamente.

|Grupo funcional |Número de grupos |H |
|Hidrocarburos no ramificados | | |
|Parafina | |0 |
|Olefinas | |0 ||Anillos | |0 |
|Ramificaciones CH3 |1 |1 |
| |2 |2 |
| |3 |3 |
|Ramificaciones C2H5 |1 |2 ||Ramificaciones i-C3H7 |1 |2 |
|RamificacionesC4H9 |1 |2 |
|Sustituciones F |1 |1 |
| |2 |2 |
|Sustituciones Cl |1 |1 |
|...