gases y vapores balance de materia
DESCRIPTION
Balance de materia Gases y vaporesTRANSCRIPT
Balance de MateriaBalance de MateriaGases y VaporesGases y Vapores
Leda Pernett Bolaño, M. Sc.
Universidad del Atlántico
Programa de Ingeniería Química
ObjetivosObjetivos
Explicar el significado de 40 SCFH o de 35 SCMH.
Explicar con sus propias palabras el significado de: a) ecuación de estado b) que significa presumir comportamiento de gas ideal c) condiciones estándar de P y T d) presión parcial.
Dados tres de algunos de las variables P, V, n o T para un gas ideal, calcular la cuarta directamente a partir de la ecuación de gases ideales o a partir de la conversión de las condiciones estándar.
Propiedades físicasPropiedades físicas
Buscarla (tablas):
Medirla:
Estimarla:
Gases IdealesGases Ideales
Las moléculas son esféricas
Las moléculas ocupan un volumen despreciable comparado con el volumen ocupado por el gas.
Las moléculas no ejercen fuerzas entre sí.
El choque entre ellas es completamente elástico
Ecuación Gas IdealEcuación Gas Ideal
P = presión absoluta del gasV = volumen (o flujo volumétrico)n = moles ( o flujo molar)T = temperaturaR = constante de los gases, cuyas unidades depende de las
unidades de P, T, V y n.
RT/P > 5 L/mol gases diatómicos Se incurre en un
RT/P > 20 L/mol otros gases error < 1%
}}
PV=nRT
Condiciones EstándarCondiciones Estándar Gases Ideales Gases Ideales
SI SAI
T 273K (0ºC) 492ºR (32ºF)
P 1 atmósfera 1 atmósfera (101,325 Pa)
V 22.4 m3/kgmol 359.1 ft3/lbmol
SCMSCM SStandard tandard CCubic ubic MMetersetersSCFSCF SStandard tandard CCubic ubic FFeeteetSCMHSCMH SStandard tandard CCubic ubic MMeters per eters per HHourour
18 SCMH 18 SCMH 18 m 18 m33/h @ /h @ 273K (0ºC)273K (0ºC) y 1 atmósferay 1 atmósfera
Presión ParcialPresión Parcial
Medidor de presiónMedidor de presión
Temperatura constante
nB
nC
nA
Ley de DaltonLey de Dalton
PV= nRTPV= nRT PPAAV= nV= nAARTRT
PPAAVV==
PVPV
nnAARTRT
nRTnRT
PPAA
==PP
nnAA
nn
PPAA
==PP
PPAA= y= yAAPP
yyAA
PPAA
PP
PPBB
PP
PPCC
PP++ ++ == 11
PPii = P = P
Volumen ParcialVolumen Parcial
Temperatura constante
P constanteP constante
nAnA
nB
Ley de AmagatLey de Amagat
PV= nRTPV= nRT PVPVAA= n= nAARTRT
PVPVAA
==PVPV
nnAARTRT
nRTnRT
VVAA
==VV
nnAA
nn
VVAA
==VV
VVAA= y= yAAVV
yyAA
VVAA
VV
VVBB
VV
VVCC
VV++ ++ == 11
VVii = V = V
Equilibrio de fases de un componente puro: Equilibrio de fases de un componente puro: presión de vaporpresión de vapor
Definir y explicar términos como presión de vapor, equilibrio de un componente puro y gas no condensable.
Calcular la presión de vapor de una sustancia pura través de la ecuación de Antoine y a partir de las gráficas de Cox.
Definir gas saturado y calcular la presión parcial de los componentes de un gas ideal saturado.
Determinar temperatura de punto de rocío de un vapor en un gas saturado.
Propiedades FísicasPropiedades Físicas
Por destilación: punto de ebullición del metanol < punto de ebullición del benceno.
El benceno congela a 5.5ºC, mientras que el metanol lo hace a –97ºC. Por último, es posible poner la mezcla líquida en contacto con un solvente
que disuelve uno de los componentes, pero que resulta inmiscible con el otro. Posteriormente es posible separar las dos fases que se forman (extracción líquida).
Metanol Benceno
P. ebullición /ºC 64.0 80.0
P. fusión /ºC – 97.0 5.5
s. g. 0.712 0.879
Sustancia PuraSustancia Pura
La composición química es constante y no varía
Puede existir en equilibrio como sólido, líquido o vapor y su composición química en cada fase es la misma @ P y T
Ciertas condiciones de presión y temperatura pueden existir 2 y hasta 3 fases
Ejemplo: aguaEjemplo: agua
130°C y 100 mm Hg -40°C y 10 atm 100°C y 1 atm
0.0098°C y 4.58 mm Hg
Gas
Sólido
Gas o líquido o una mezcla de ambos.
Gas, líquido o sólido o una mezcla de los tres
Presión de vaporPresión de vapor
t < 0t < 0P ~ 0P ~ 0
T = 25T = 25˚C˚C
t = 0t = 0P ~ 0P ~ 0
T = 25T = 25˚C˚C
t = t = P = PP = Pvv(T)(T)
T = 25T = 25˚C˚C
Sistema para medir presión de Sistema para medir presión de vapor de una sustancia puravapor de una sustancia pura
Diagrama P-TDiagrama P-T
Pre
sión
Pre
sión
TemperaturaTemperatura
LíquidoLíquido
SólidoSólido
VaporVapor
Línea de vaporizaciónLínea de vaporizacióno equilibrio L-Vo equilibrio L-V
Línea de fusiónLínea de fusióno equilibrio S-Lo equilibrio S-L
Línea de sublimaciónLínea de sublimacióno equilibrio V-So equilibrio V-S
Punto triplePunto triple
Región fluidosupercrítico
Punto críticoPunto crítico
PPcc
TTcc
GasGas
VaporVapor
Puentes de hidrógeno en el hieloPuentes de hidrógeno en el hielo
Densidad del aguaDensidad del agua
Diagrama P-Diagrama P-VVP
resi
ónP
resi
ón
Volumen específicoVolumen específico
PPcc
TT11
TT22
Líquido-VaporLíquido-Vapor
LíquidoLíquidoSó
lid
o-L
íqui
doSó
lid
o-L
íqui
do
Sóli
do
Sóli
do
Sólido-VaporSólido-Vapor
TTcc
Región fluidoRegión fluidosupercríticosupercrítico
Línea de vaporLínea de vaporsaturadosaturado
PuntoPuntoCríticoCrítico
Línea de punto tripleLínea de punto triple
Línea de líquidoLínea de líquidosaturadosaturado
VaporVapor
Procesos a T y P constantesProcesos a T y P constantes
TemperaturaTemperatura Volumen específicoVolumen específico
Pre
sión
Pre
sión
Términos importantesTérminos importantes
TemperaturaTemperatura
Pre
sión
Pre
sión
PPvv(T)(T)
TT
PP
TTebeb
P= 1 atmP= 1 atm
TTeb norm.eb norm.
{{Grados deGrados de
sobrecalentamientosobrecalentamiento
CalidadCalidad
Volumen específicoVolumen específico
Pre
sión
Pre
sión
vapor g
total g f
m mcalidad x
m m m
f f g g
gff g
f g
f g f
V 1m m
m mmm
m m(1 x) x
x( )
Cálculo de P. de vaporCálculo de P. de vapor
Gráficas de Cox
Ecuación de Antoine:Ecuación de Antoine:
T = TemperaturaPv(T) = Presión de vapor a la temperatura TA, B y C son constantes que dependen de cada sustancia.
10 v
Blog P (T) A
T C
Diagrama de CoxDiagrama de Cox
Presión de vaporPresión de vapor