Reactores

OPERACIONES DE TRASNFERENCIA DE MASA Y
ENERGIA
Tema 1: Líquido-vapor
Generalidades. Presión de vapor. Coeficiente de
distribución. Modelos simples: leyes de Dalton,
Raoult y Henry. Volatilidad relativa.
Modelos complejos. Energía de Gibbs. Potencial
químico. Fugacidades. Energía residual de Gibbs y
coeficiente de fugacidad. Formulaciones del ELV a
partir de ecuaciones cubicas de estado ydel
modelo Gamma/Phi. Determinaciones del
coeficiente de actividad según distintos modelos.

Tema 1
EQUILIBRIO LIQUIDO VAPOR
OPERACIONES DE TRANSFERENCIA
DE MASA Y ENERGIA

Objetivos instructivos de las clases 1 y 2
1. Repasar conceptos de termodinámica referentes al equilibrio
líquido-vapor y las ecuaciones de estado para gases ideales y
reales.
2. Aplicar las leyes de Dalton,Raoult y Henry para el equilibrio
líquido vapor
3. Explicar el equilibrio de fases en términos de la energía libre
de Gibbs, potencial químico, fugacidad, coeficiente de
fugacidad, actividad y coeficiente de actividad.
4. Entender la utilidad de los valores de K en las relaciones de
equilibrio.
5. Derivar los valores de K en términos de los coeficientes de
fugacidad y de actividad.Comportamiento del volumen de un gas con la
presión
De las observaciones de Boyle que el volumen de un
gas es inversamente proporcional a la presión aplicada,
manteniendo la T constante, se dedujo que para el
mismo gas y a una T constante, el V es inversamente
proporcional a la P aplicada, y además se encontró que
P1V1 = P2V2; es decir para dos condiciones de P
diferentes se verifica laconstancia del producto

Comportamiento del volumen de un gas con la
temperatura
Asimismo Charles y Gay Lussac mostraron que
manteniendo P constante el volumen de un gas
varía de forma lineal con la T, es decir que V es
directamente proporcional a la variación de T

Comportamiento PVT de los gases ideales
De estas observaciones se comienza a formalizar la
definición de un comportamiento delos gases respecto
a las variables PVT
Al graficar P vs T vs V se observa la formación de una
superficie de la cual se deduce que v=f(P;T) y además
V = constante . T/P

En general las relaciones entre P, V y T que describen el
comportamiento de los gases se denominarán
ecuaciones
de
estado.
Por ejemplo si partimos de un vapor a una P, V y T
conocidas, y dos cualquiera de estasvariables se
modifica, la tercer variable se podrá calcular a partir de
una
ecuación
de
estado.
Para el comportamiento ideal que vamos a analizar
ahora la ecuación de estado es la de los gases ideales,
por todos conocida y aplicada, la cual tiene ciertas
consideraciones que limitan su aplicabilidad, aspecto
que se aprecia en los datos experimentales.

El reconocimiento de la naturalezamolecular de la
materia (hipótesis de Avogadro) y de la demostración
que 1 mol de gas ocupa 22,414 litros a una T = 273 K y
P= 1 atmósfera
V α n T/P definiendo a la constante de proporcionalidad
como R, para las condiciones antes expuestas
P.V = n.R.T , Y R = 1 atm . 22,414 l/(1 mol .273 K)
Queda así definida una ecuación de estado, que es
aplicable a condiciones limitadas de presión ytemperaturas, y es la que conocemos como ley de los
gases ideales, siendo su rango de aplicación presiones
moderadas y cercanas a la atmosférica.

Propiedades de las mezclas de gases:
Ley de Dalton
Dalton realizó la medición de presiones de gases por
separado
Y luego junto esas mismas cantidades y midió la
presión total en un solo recipiente
Resulto que la presión total es la sumatoria de laspresiones medidas individualmente
Es decir: P = P1 + P2 + P3 + P4 + …..

P = n1 RT/V + n2 RT/V + n3 RT/V + n4 RT/V +…
P = RT/V Σ n
Lo que lleva a deducir que en una mezcla donde se
puede medir la P y Pi se pueden estimar las
cantidades de i, ya que:
Pi = ni (RT/V) = xi
P nt (RT/V)

Comportamiento no ideal de los gases
Aparecen desviaciones del comportamiento de los
gases ideales,...