medidor electromagnetico

Contenido.

Criterios de equilibrio.
Considere una cámara de reacción que contenga una mezcla de CO, O2 y CO2 a una temperatura y presión especificadas. Trate de predecir lo que sucederá en dicha cámara. Quizá la primera idea que venga a la mente sea una reacción química entre el CO y el O2 para formar más CO2:

CO+1/2 o_2→Co_2

Esta reacción es, ciertamente, una posibilidad, sinembargo, no es la única. También puede suceder que parte del CO2 en la cámara de combustión se disocie en CO y O2. Aun podría existir una tercera posibilidad que fuera no tener reacciones entre los tres componentes, esto es, que el sistema estuviera en equilibrio químico. Es aparente que, aunque se conocen la temperatura, la presión y la composición (y por ende el estado) del sistema, estamosincapacitados para predecir si el sistema se encuentra en equilibrio químico. En este capítulo se desarrollan las herramientas necesarias para solucionar lo anterior.

Suponga que la mezcla de CO, O2 y CO2 mencionada antes se encuentra en equilibrio químico a una temperatura y presión especificadas. La composición química de la mezcla no cambia a menos que la temperatura y presión de la mezcla cambien.Esto es, una mezcla reactiva en general tiene diferentes composiciones de equilibrio a presiones y temperaturas distintas. Por lo tanto, cuando se desarrolla un criterio general para el equilibrio químico, se considera un sistema reactivo bajo una presión y temperatura establecidas.

Tomando la dirección positiva de la transferencia de calor hacia el sistema, el principio del incremento de laentropía para un sistema reactivo o no reactivo.

DS_sis≥δQ/T

Un sistema y sus alrededores forman un sistema adiabático y, para dichos sistemas, se reduce a dSsis _ 0. Esto es, una reacción química en una cámara adiabática se lleva a cabo en la dirección donde la entropía aumenta. Cuando la entropía alcanza un valor máximo, la reacción se detiene Por lo tanto, la entropía es una propiedad muyútil en el análisis de sistemas adiabáticos reactivos.

Sin embargo, cuando un sistema reactivo involucra una transferencia de calor, el uso de la ecuación del principio de incremento de entropía resulta impráctico, puesto que éste requiere de un conocimiento de la transferencia térmica entre el sistema y sus alrededores. Un método más práctico sería desarrollar una relación para el criterio deequilibrio en términos de las propiedades de los sistemas reactivos solamente. Dicha relación se desarrolla a continuación.

Considere un sistema simple compresible reactivo (o no reactivo) con una masa constante con modos de trabajo en cuasiequilibrio solamente a una temperatura T y una presión P especificadas. Combinando las ecuaciones de la primera y la segunda ley para este sistema seobtiene.




El diferencial de la función de Gibbs (G _ H _ TS) a presión y temperatura
constantes es



De las ecuaciones 16-2 y 16-3, se tiene que (dG)T,P _ 0. Por lo tanto, una reacción química a una temperatura y presión especificadas se lleva a cabo en la dirección de una función de Gibbs decreciente. La reacción se detiene y se establece el equilibrio químico cuando la función de Gibbsalcanza un valor mínimo (Fig. 16-4). Por lo tanto, el criterio para el equilibrio químico puede expresarse como



Una reacción química a una temperatura y presión especificadas no puede llevarse a cabo en la dirección de la función de Gibbs creciente puesto que sería una violación de la segunda ley de la termodinámica. Note que si la temperatura o la presión se modifican, el sistema reactivotendrá un estado de equilibrio diferente, que es el estado de la función de Gibbs mínima a la nueva presión y temperatura.

Para obtener una relación para el equilibrio químico en términos de las propiedades de los componentes individuales, considere una mezcla de cuatro componentes químicos A, B, C y D que se encuentren en equilibrio a una temperatura y presión especificadas. Permita que el...