expo termo coeficientes de fugacidad

U. M. S. N. H.FACULTAD DE INGENIERÍA

QUÍMICATERMODINAMICA II

Integrantes:Arturo Romo Ramos

José Jaime Hernández VegaJesús Eduardo Barrón Rangel

Keitlan Estaban Arrieta Hernández

Resulta claro que el potencial químico proporciona el criterio fundamental para el equilibrio de fase, lo cual también es cierto para el equilibrio en reacción química.

La energía libre de Gibbs, y por lo tanto el potencial químico, se define con la relación a la energía interna y la entropía.

Fugacidad y Coeficiente de Fugacidad: Especies puras

La Fugacidad es la medida del potencial químico en la forma de "presión ajustada". Está directamente relacionada con la tendencia de una sustancia de preferir una fase (líquida, sólida o gas) frente a otra.

Podemos decir que el potencial químico es la fuerza impulsora que induce el cambio en el sistema.

El potencial químico de un sistema termodinámico es el cambio de energía que experimentaría el sistema si fuera introducida en éste una partícula adicional, manteniendo la entropía y el volumen constantes.

A partir de la información siguiente para el factor de compresibilidad de CO2 a 150 °C elabore graficas de la fugacidad y el coeficiente de fugacidad en función de la presión, para presiones de hasta 500 bares. Compare sus resultados con los que se obtengan a partir de la correlación generalizada presentada por la ecuación (11.68)

Problema (11.16)

P/bar Z

10 0.985

20 0.97

40 0.942

60 0.913

80 0.885

100 0.869

200 0.765

300 0.762

400 0.824

500 0.91

Para la resolución del problema 11.16 se realizo el cálculo del coeficiente de fugacidad por dos métodos diferentes, el primero fue utilizando la siguiente ecuación (11.35):

Por lo cual al realizar la integración de la primera formula y despejar el coeficiente de fugacidad obtenemos lo siguiente:

Así para cada par de datos se obtiene el correspondiente coeficiente de actividad, ejemplificándose para el primer par de datos:

Una vez obtenidos todos los coeficientes de fugacidad se calcula la fugacidad, multiplicando el coeficiente de fugacidad por la presión:

P/bar Z f1/bar

10 0.985 0.98065087 9.80650868

20 0.97 0.94188512 18.8377023

40 0.942 0.85559768 34.2239074

60 0.913 0.76398435 45.8390609

80 0.885 0.67777964 54.222371

100 0.869 0.62358057 62.3580574

200 0.765 0.36418089 72.8361782

300 0.762 0.3264429 97.9328702

400 0.824 0.41540648 166.162593

500 0.91 0.62543071 312.715356

0 100 200 300 400 500 6000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

𝞥 vs P

Valores Y

Presión

Coefi

cie

nte

de f

ugacid

ad

0 100 200 300 400 500 6000

50

100

150

200

250

300

350

f vs P

Valores Y

Presión

fugacid

ad

Ahora se procederá a realizar los mismos cálculos con la ecuación (11.68).

Para lo cual necesitaremos evaluar los coeficientes viriales que son función de la temperatura:

T (K) 423.15

TC (K) 304.2

PC (bar) 73.83

ω 0.224

B0 -0.16587211

B1 0.09599481

Tr 1.39102564

*Datos obtenidos del apéndice B-1 de Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química

Se ejemplifica el primer cálculo, para conocer el coeficiente de fugacidad:

𝛷 = exp 1073.831.39102564 ∗ሺ−0.16587211 + 0.224 ∗0.09599481ሻ = 0.98604089

Mientras que para la fugacidad, fi:

𝑓𝑖 = 𝛷𝑖 ∗𝑃𝑖 𝑓𝑖 = 0.98604089 ∗10 = 9.8604089

P/bar Z fi/bar

10 0.985 0.98604089 9.86040887

20 0.97 0.97227663 19.4455326

40 0.942 0.94532185 37.8128739

60 0.913 0.91911434 55.1468606

80 0.885 0.8936334 71.4906718

100 0.869 0.86885887 86.8858869

200 0.765 0.75491573 150.983147

300 0.762 0.65591523 196.77457

400 0.824 0.56989777 227.959107

500 0.91 0.49516073 247.580365

0 100 200 300 400 500 6000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

𝞥 vs P

Valores Y

Presión

coefi

cie

nte

de f

ugacid

ad

0 100 200 300 400 500 6000

50

100

150

200

250

300

f vs P

Valores Y

Presión

fugacid

ad

Gracias por su Atención!!!!!