Termodinamica

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA

LABORATORIO DE TERMODINÁMICA DE LAS SUSTANCIAS PURAS

PRÁCTICA NÙMERO 9 y 10.

“CÁLCULO DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z DE UN VAPOR A PARTIR DE DATOS PVT Y POR CORRELACIONES.”



GRUPO: 1IM30

PRIMERA SECCION

TURNO MATUTINO

ABRILDE 2014

PRÁCTICA NÙMERO 9 y 10.
“CÁLCULO DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z DE UN VAPOR A PARTIR DE DATOS PVT Y POR CORRELACIONES.”

OBJETIVO:
Calcular el Factor de Compresibilidad de un vapor así como construir los diagramas PVg-Pabs-exp obteniendo Vg de tablas entrando con presión y la gráfica de PVg-Pabs-experimental entrando a las tablas con temperatura, a partir de los datosobtenidos en el laboratorio.
OBJETIVO INDIVIDUAL:
Poder calcular el factor de compresibilidad de un vapor y construir sus graficas respectivas de acuerdo a la experimentación en el laboratorio, así como calcularla por medio de correlaciones.
INTRODUCCIÓN TEÓRICA
Como ya se ha indicado, los gases reales no se ajustan a las leyes del gas ideal de forma exacta. A presiones bajas y temperaturasaltas los gases reales cumplen con bastante aproximación la ecuación de estado del gas ideal: pV=nRT, pero, a medida que p aumenta y T disminuye se observan desviaciones cada vez mayores de este comportamiento.
Para indicar las desviaciones que presenta un gas real del comportamiento ideal se utiliza el factor de compresibilidad K, definido como:                                                                                  
Donde v es el volumen molar del gas real a presión p y temperatura T.
 
Como para el gas ideal, según su ecuación de estado, se cumple que:
                                                                 
Se obtiene:
                                                          
De este modo, el factor de compresibilidad del gas ideal es unitario en cualquier estado.
 
Para los gases realesK puede ser mayor o menor que la unidad y varía de un gas a otro y con el estado de éste como se indica en Fig 9.-, donde se ha representado el valor de pv en función de p a temperatura de 0oC para diferentes gases, y para el gas ideal[1], así como en Fig 10.-, donde se ha representado K para el N2 en función de la presión a diferentes temperaturas.
 

En Fig 9.- se observan las grandesdesviaciones que presentan los gases reales del comportamiento ideal, especialmente a elevadas presiones. Para presiones por debajo de 1 atm, las desviaciones son pequeñas. En ella se observa, asimismo, que mientras que para el H2 y el He el valor de pv y, por tanto el de K, aumenta continuamente con el de p, para el CO y más marcadamente para el CH4 esta magnitud primero disminuye,alcanzando un mínimo, después del cual aumenta continuamente. En Fig 10.- se observa que el N2 se comportan de manera análoga al H2 y al He a temperaturas elevadas, pero al disminuir la temperatura varía la forma de las curvas, obteniéndose, a temperaturas suficientemente bajas, curvas análogas a las del CO y el CH4. Por otra parte, al aumentar la temperatura se obtiene para el CO y para elCH4 curvas análogas a las del He y el H2.
 

Según lo anteriormente expuesto, parece que la forma de las curvas K vs p a T constante y, por tanto, las desviaciones del gas del comportamiento ideal, depende más del valor de la temperatura que de la naturaleza del gas. Más adelante se verá que lo realmente determinante en este sentido es la relación entre la temperatura del gas y su temperaturacrítica. De este modo, cuando la temperatura es próxima a la crítica, las desviaciones son semejantes a las correspondientes al CH4 y el CO en la Fig 9.- y a medida que ésta aumenta, alejándose más del valor crítico, las curvas se asemejan cada vez más a la correspondiente al H2 y al He en la misma figura.
Dividiendo la ec. Entre la se obtiene:...