Curvas termodinámicas






UIA

Termodinámica Química
Ing. Cristina Marquina

Construcción de la curva de saturación de una sustancia pura

Carlos Arena
Fernanda López
Juan Pablo Palazuelos
Alberto Sendra

15/Octubre/2012


I. RESUMEN

En este proyecto, se llevó a cabo la construcción de la curva de saturación del n-Butano mediante la ecuación de estado de Peng Robinson y las áreas iguales deMaxwell.

Construcción de la curva de saturación del n-Butano

II. OBJETIVOS

A continuación se muestran los objetivos establecidos para la construcción de la curva de saturación del n-Butano.

• En este proyecto, se obtendrá la curva de saturación de una especie químicamente pura.

• Se evaluará la capacidad de una ecuación cúbica de estado para determinar las propiedadestermodinámicas en la región de saturación de la misma sustancia.

• Se aplicará la regla de las áreas iguales de Maxwell con la ecuación cúbica de estado para determinar el área de saturación de la especie.

• Se estudiará el comportamiento de la sustancia químicamente pura en la región de saturación.


III. INTRODUCCIÓN

En este proyecto, se obtendrá la curva de saturación del n-butano a travésde la ecuación cúbica de estado de Peng Robinson en términos del factor de compresibilidad (z) y las áreas iguales de Maxwell para conocer y analizar el comportamiento de dicha sustancia en la región de saturación.

Para llevar a cabo este proyecto, fue necesario el apoyo de diversas fuentes bibliográficas cuyos temas abarcan Equilibrio, Termodinámica y ecuaciones diferenciales; así comoprogramas computacionales como EES y MATLAB .


IV. BASES TEÓRICAS

Sustancia pura
Una sustancia pura es aquella que conserva las mismas propiedades químicas en cualquiera de sus partes. El n-butano, por lo tanto es considerada una sustancia químicamente pura.


Cambio de fase y punto triple
Las sustancias puras existen en fases diferentes dependiendo de las condiciones de presión yde temperatura. En el caso del n-butano, al ser un hidrocarburo saturado, a presión atmosférica de 101.325 kPa y 25ºC, el n-butano se encuentra en su fase gaseosa; sin embargo al cambiar esas condiciones también cambia la fase de la sustancia. A ciertas presiones y temperaturas, las especies puras pueden aparecen en equilibrio en dos fases e incluso hay un punto en donde las tres fases (sólido,líquido y gaseoso) coexisten en equilibrio, ese punto es llamado el punto triple.
El punto triple en el butano ocurre cuando la presión es de 7e-4 kPa y la temperatura es de 134.6 K.

Curva de saturación, presión y temperatura de saturación

El diagrama que muestra el proceso de cambio de fase de una sustancia pura se conoce como curva de saturación. En termodinámica, la curva de saturaciónes la curva de equilibrio entre los estados de una sustancia. En ésta se grafica ya sea la presión de saturación que se refiere a la presión a la que la sustancia cambia de fase contra el volumen específico de las sustancias con las isotermas correspondientes a la presión de saturación (temperatura de saturación), o la temperatura de saturación contra el volumen específico de las sustancias conlas isóbaras correspondientes a esa temperatura de saturación.

Punto crítico
El punto en el cual el volumen específico del líquido es igual al del vapor se se conoce como punto crítco. El punto crítico de la sustancia a la cual se le drá el enfoque del proyecto (n-butano) se encuentra cuando la temperatura es de 425.15 K y la presión es de 3769 kPa.
En el punto crítico las sustancias secomportan como gases ideales; y por consiguiente actuan de acuerdo a la ecuación de los gases ideales.

Ecuaciones de estado
La ecuación de los gases ideales es la ecuación de estado más sencilla y mejor conocida par alas sustancias en fase gaseosa. Ecuación de estado se le demonima a cualquier ecuación que relacione el volumen, la presión y la temperatura de una sustancia.
Ecuciónde los...