Reglas De Faces

GUÍA DE ESTUDIO
MODALIDAD ADI

TEMA No 4.
EQUILIBRIO DE FASES.

Profesora:
Ing. Koralys Goitía

EQUILIBRIO DE FASES.
Muchas de las operaciones industriales como por ejemplo, la extracción,
la absorción, la destilación o la adsorción relacionan varias fases coexistiendo
en equilibrio. El equilibrio es una condición estática en la que no ocurren
cambios en las propiedadesmacroscópicas de un sistema con el tiempo; esto
implica un balance de todos los potenciales que podrían causar un cambio. En
termodinámica un sistema en estado en equilibrio es aquél que se encuentra
en condiciones tales que no presentan ninguna tendencia para que ocurra un
cambio de estado.
La termodinámica del equilibrio de fases busca establecer las relaciones
entre varias propiedades. Si latemperatura, la presión y la concentración de
las fases alcanzan sus valores finales, y en adelante permanecen constantes:
el sistema está en equilibrio, sin embargo, a nivel microscópico las condiciones
no son estáticas; las moléculas que se encuentran en una fase en un momento
dado no son las mismas en esa fase un instante después. El flujo promedio de

las moléculas es el mismo en ambasdirecciones y no hay una transferencia
de materia neta entre las fases.
El tipo de problemas que intenta resolver la termodinámica de equilibrio
de fases se muestra en este tema para sistemas reales. Básicamente
abordaremos para los sistemas reales, los cálculos de composiciones en el
equilibrio, cálculo de puntos de burbuja y puntos de rocío.
Objetivo de la Unidad Temática.
Capacitar al estudiantepara que establezcan las desviaciones que representan
el sistema real respecto al equilibrio y tratamiento cualitativo en función del
conocimiento de la T, P y composición del sistema.

4.1. REGLA DE LA FASES.
Para un sistema heterogéneo compuesto por

fases y m componentes

se cumple que:
 ………………..
 ………………..
 ………………..
.
.

.
.

 ………………..

(4.1)
.
.

 ………………..
En elsistema expuesto en (4.1) podemos interpretar, el equilibrio
térmico, dada la igualdad de temperaturas en las diferentes fases, el equilibrio
mecánico, dado por la igualdad de presión en todas las fases coexistentes, y el
equilibrio de fases, dado por la igualdad de potenciales químicos en todas las
fases.
Se puede caracterizar el estado intensivo de cada fase presente en un
sistema heterogéneoen equilibrio interno por la T, P, y
componente presente, es decir un total de

de cada

2 variables (m. las sustancias

presentes y 2, de la T y P). Sin embargo no todas estas variables son
independientes, la ecuación ya estudiada de Gibbs Duhem, establece cuantas
variables están relacionadas. La ecuación de Gibbs Duhem (ecuación 3.15 del
tema 3) representa una restricción en lavariación simultánea de T, P, y

, de

una misma fase. Por consiguiente de las variables intensivas que pueden
usarse para caracterizar una fase, sólo
decir una fase tiene

1 son variables independientes; es

1 grados de libertad.

Si el sistema heterogéneo no se encuentra en un estado de equilibrio
interno, pero cada fase lo está, el número de variables es
fase tiene

1 , por cada

1grados de libertad. Cuando el sistema está en estado de

equilibrio interno, entonces hay que tener en cuenta que de las

1

variables hay

1

2

relaciones de equilibrio representadas por las

ecuaciones (4.1). Los grados de libertad será entonces el número de variables
intensivas utilizadas para caracterizar el sistema menos el número de
restricciones o relaciones entre ellas.
 1

1
2

2

(4.2)

La ecuación (4.2) es la ecuación de la regla de la fase para sistemas sin
reacción química.
PROBLEMA 1
a) Calcular el número de grados de libertad que definen un sistema
compuesto por sacarosa sólida en equilibrio con una disolución
acuosa de sacarosa.
Solución
El número de componentes = número de especies químicas diferentes, en este
caso será 2, la...