Termodinamica
Páginas: 5 (1092 palabras)
Publicado: 26 de noviembre de 2012
Comprender los conceptos del equilibrio de
fases en sistemas multicomponentes (con y
sin reacción) y aplicarlos para determinar si
un proceso de separación (Ej., destilación) o
una reacción química puede ocurrir bajo determinadas condiciones, y establecer las composiciones de cada fase.
1.1 Definición del equilibrio (Consideraciones para su aplicación). 1.2 Diagramas de fases. 1.3Regla de las fases de Gibbs y Teorema de Duhem
Un sistema puede ser cualquier objeto, cantidad de materia o región en el espacio, seleccionado para su estudio.
UNIVERSO
FRONTERA
SISTEMA
ALREDEDORES Sistema aislado: no puede intercambiar materia ni energía con su entorno Sistema cerrado: puede intercambiar energía con su entorno pero no materia Sistema abierto: puede intercambiarmateria y energía con su entorno Sistema homogéneo: Sus propiedades son constantes a lo largo del sistema Sistema heterogéneo: Esta formado por más de una parte homogénea o fase.
El estado de un sistema está definido por los valores de sus propiedades termodinámicas.
Propiedades extensivas: Son directamente proporcionales a la cantidad de materia presente o es dependiente del tamaño del sistema.Masa, volumen, energía.
Propiedades intensivas: Son independientes de la materia presente e independientes del tamaño del sistema. Temperatura, presión, densidad, volumen molar, entalpía molar, composición.
Un sistema se encuentra en equilibrio cuando no sufre cambios en función del tiempo en ninguna de sus propiedades.
Térmico
Mecánico
Composición
En la mayoría de los casos deingeniería el estado de equilibrio se considera cuando no se observan cambios en periodos de horas o días (la suposición de equilibrio se justifica cuando el resultado es satisfactorio).
Es un diagrama que provee información acerca de la fase o fases que están presentes a una temperatura, presión, composición o propiedad de conveniencia.
Diagramas en sistemas puros
250 0.014
Presión(Bar)
0
400
Presión (Bar)
0 -15
Temperatura (°C)
10
Temperatura (°C)
Diagramas de estado para el Agua
70
Vapor
Vapor T, P, y1 ,y2 Líquido T, P, x1 , x2
50
V-L
T
(°C) 10
Líquido 0
x1,y1
1
Línea de vapor saturado (Rocío) Línea de líquido saturado (Burbuja)
Vapor EVL
T
Liquido
0
x1,y1
1
7
Vapor T, P, y1 ,y2 Líquido T, P, x1 , x25
P
(Bar) 1
0
x1,y1
1
Liquido
P
Vapor
EVL
0
x1,y1
1
Línea de vapor saturado (Rocío) Línea de líquido saturado (Burbuja)
Regla de las fases de Gibbs Teorema de Duhem
Determinación del estado intensivo de un sistema en equilibrio
F = 2-+N
F = grados de libertad. = Número de fases. N= Número de especies químicas.
Estado no determinado
Estadodeterminado
Estado sobredeterminado
1.
Las variables de la regla de las fases son propiedades intensivas. De modo que proporciona la misma información tanto para sistemas grandes como para sistemas pequeños y para cantidades diferentes de las fases presentes.
2.
3.
Sólo las composiciones de las fases individuales SON variables de la regla de las fases.
Las composiciones globalesNO SON variables de la regla de las fases cuando esta presenta más de una fase.
4.
Determinación intensiva y extensiva de un sistema en equilibrio Para cualquier sistema cerrado formado por masas conocidas de sus especies químicas, el estado de equilibrio está determinado completamente cuando cualesquiera dos variables independientes (intensivas o extensivas) se han fijado.
Importante:El número de variables intensivas independientes está dada por la regla de las fases de Gibbs.
Presión parcial en una propiedad de los componentes de una mezcla de gases ideales. Pi = La presión parcial que ejercería los moles del componente i (solos) en el mismo volumen total en donde se encuentra la mezcla a la misma temperatura T.
T,P, Vt
n RT Pa a t V
nt RT P Vt
a, b,c...
Comprender los conceptos del equilibrio de
fases en sistemas multicomponentes (con y
sin reacción) y aplicarlos para determinar si
un proceso de separación (Ej., destilación) o
una reacción química puede ocurrir bajo determinadas condiciones, y establecer las composiciones de cada fase.
1.1 Definición del equilibrio (Consideraciones para su aplicación). 1.2 Diagramas de fases. 1.3Regla de las fases de Gibbs y Teorema de Duhem
Un sistema puede ser cualquier objeto, cantidad de materia o región en el espacio, seleccionado para su estudio.
UNIVERSO
FRONTERA
SISTEMA
ALREDEDORES Sistema aislado: no puede intercambiar materia ni energía con su entorno Sistema cerrado: puede intercambiar energía con su entorno pero no materia Sistema abierto: puede intercambiarmateria y energía con su entorno Sistema homogéneo: Sus propiedades son constantes a lo largo del sistema Sistema heterogéneo: Esta formado por más de una parte homogénea o fase.
El estado de un sistema está definido por los valores de sus propiedades termodinámicas.
Propiedades extensivas: Son directamente proporcionales a la cantidad de materia presente o es dependiente del tamaño del sistema.Masa, volumen, energía.
Propiedades intensivas: Son independientes de la materia presente e independientes del tamaño del sistema. Temperatura, presión, densidad, volumen molar, entalpía molar, composición.
Un sistema se encuentra en equilibrio cuando no sufre cambios en función del tiempo en ninguna de sus propiedades.
Térmico
Mecánico
Composición
En la mayoría de los casos deingeniería el estado de equilibrio se considera cuando no se observan cambios en periodos de horas o días (la suposición de equilibrio se justifica cuando el resultado es satisfactorio).
Es un diagrama que provee información acerca de la fase o fases que están presentes a una temperatura, presión, composición o propiedad de conveniencia.
Diagramas en sistemas puros
250 0.014
Presión(Bar)
0
400
Presión (Bar)
0 -15
Temperatura (°C)
10
Temperatura (°C)
Diagramas de estado para el Agua
70
Vapor
Vapor T, P, y1 ,y2 Líquido T, P, x1 , x2
50
V-L
T
(°C) 10
Líquido 0
x1,y1
1
Línea de vapor saturado (Rocío) Línea de líquido saturado (Burbuja)
Vapor EVL
T
Liquido
0
x1,y1
1
7
Vapor T, P, y1 ,y2 Líquido T, P, x1 , x25
P
(Bar) 1
0
x1,y1
1
Liquido
P
Vapor
EVL
0
x1,y1
1
Línea de vapor saturado (Rocío) Línea de líquido saturado (Burbuja)
Regla de las fases de Gibbs Teorema de Duhem
Determinación del estado intensivo de un sistema en equilibrio
F = 2-+N
F = grados de libertad. = Número de fases. N= Número de especies químicas.
Estado no determinado
Estadodeterminado
Estado sobredeterminado
1.
Las variables de la regla de las fases son propiedades intensivas. De modo que proporciona la misma información tanto para sistemas grandes como para sistemas pequeños y para cantidades diferentes de las fases presentes.
2.
3.
Sólo las composiciones de las fases individuales SON variables de la regla de las fases.
Las composiciones globalesNO SON variables de la regla de las fases cuando esta presenta más de una fase.
4.
Determinación intensiva y extensiva de un sistema en equilibrio Para cualquier sistema cerrado formado por masas conocidas de sus especies químicas, el estado de equilibrio está determinado completamente cuando cualesquiera dos variables independientes (intensivas o extensivas) se han fijado.
Importante:El número de variables intensivas independientes está dada por la regla de las fases de Gibbs.
Presión parcial en una propiedad de los componentes de una mezcla de gases ideales. Pi = La presión parcial que ejercería los moles del componente i (solos) en el mismo volumen total en donde se encuentra la mezcla a la misma temperatura T.
T,P, Vt
n RT Pa a t V
nt RT P Vt
a, b,c...
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