Termodinamica de equlibrio de fases







Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias extractivas
DIQI

Arellano Luna Georgete
Grupo: 2IV42
Profesor. Carlos R. Maldonado

Termodinámica del equilibrio de fases.










Índice
Unidad temática II
2.1 Sistemas multicomponentes.
2.2 Propiedades molares parciales Potencial Químico.
2.3 Aplicaciones de propiedades molares parciales.
2.4Coeficiente de fugacidad en sistemas multicomponentes.
2.5 Equilibrio liquido-vapor en soluciones ideales.
Unidad temática III
3.1 Equilibrio Liquido – Vapor con Ley de Raoult (RL) en sistemas abiertos..
1. Soluciones ideales y no ideales.
3.2 Equilibrio Liquido – Vapor en multicomponentes con fase liquida no ideal Ley de Raoult Modificada (LRM).
3.3 Equilibrio Líquido – Vapor a presiones altas yModeradas.
1. Monogramas de Priester.











Conocimientos Previos
1. Estudiar las leyes de la termodinámica y sus expresiones analíticas para sistemas abiertos y cerrados.

Libros de consulta para el curso.
*La parte matemática se puede consultar en: R.M. Rosseau, Principios Elementales de los procesos químicos. Limusa Wiley 3ª Edición, 2007, Cap.1.

I. Smith J. M. Van Ness H. C. AbbottM. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. 7ª Edición, 2007, cap 10, 11 y 14.

II. M. D. Koretsky, Engineering and Chemical Thermodynamics John Wiley & Sons, 2ª Edición, 2010.

III. S. M. Wallas, Phase Equilibrium in Process Design.



Termodinámica del Equilibrio
a) De fases (Físico).
b) Químico.
Un sistema es una parte del universo (o alrededores) y que está compuesta de fases.Clasificación de los sistemas
1. Por el número de fases.
a. Homogéneas Una sola fase / Una sola sustancia.
b. Heterogéneas  Constan de 2 o más fases.

2. Según el tipo de intercambio con el resto del universo.
a. Aislados  No intercambian ni masa ni energía.
b. Cerrados  Su masa es constante, por lo que su intercambio de masa es igual a cero, tienen Energía cinética y energía potencial.
c.Abiertos  Intercambian masa y energía.


Equilibrio Termodinámico
I) Si un sistema es incapaz de experimentar un cambio espontáneo, al ser sometido a ciertas condiciones, se dice que está en equilibrio termodinámico.
II) Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico, las propiedades macroscópicas observables (P, T y su composición) permanecen constantes con el tiempo.


Clasificación de losProcesos Termodinámicos.
Proceso: Es todo cambio que sucede en la naturaleza.
Reversible: El proceso se efectúa en ambas direcciones.





Características del Equilibrio Termodinámica
I. Se cumple cuando las fuerzas impulsoras se contrarrestan.
a. Fuerzas Impulsoras: Se deben a la diferencia en gradientes mecánicos Presión, términos de Temperatura o Químicos en concentración.

II. Se observa elequilibrio termodinámico cuando existe.
a. Equilibrio mecánico o igualdad de presiones en el sistema.
b. Equilibrio térmico o igualdad de las temperaturas en todo el sistema.
c. Equilibrio químico o igualdad de los potenciales químicos.
Todo sistema se encuentra sometido a las leyes de la Termodinámica que provienen del balance de materia y energía a los cuales se encuentra.
Estas leyes proporcionanlas herramientas que permiten definir bajo qué condiciones termodinámicas un sistema se encuentra en EQUILIBRIO o LEJOS del equilibrio, pero con tendencia a alcanzarlo.



LEYES DE LA TERMODINÁMICA
1ª Conservación de la Energía.
Q= Calor
W= Trabajo mecánico (forma de transferir energía)
Q-W= cte = ΔU


d = Operador de integral total, (se puede integrar entre límites.
δ = Operador de integralincompleta (NO es integrable).
Siendo:



2ª Ley “Dirección del Proceso”.
Se obtiene de un ciclo de Carnot.
En un ciclo reversible se obtiene:

Como tiene el carácter de Diferencial Total según el cálculo integral que se representa por una función llamada Entropía (S).
Como resultado:


De las ecuaciones se puede obtener una sola, despejando la δQ y llevando a cabo una sustitución.
De (1)...