Presentaci

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TEMA 6. LEYES DE EQUILIBRIO
INDICE    1. INTRODUCCIÓN 2. RELACIONES DE
EQUILIBRIO ENTRE FASES NO MISCIBLES. 2.1.
DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LOS DATOS DE
EQUILIBRIO. 2.2. PREDICCIÓN TERMODINÁMICA DEL
EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR. 3. DIAGRAMAS DE
EQUILIBRIO 3.1. MEZCLAS REALES. 4. PROBLEMAS
PROPUESTOS.  
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Se dice que un sistema está en equilibrio cuando
su estado es tal que no puede experimentar ningún
cambio espontáneo. Cuando un sistema no está en
equilibrio, tiende espontáneamente a alcanzarlo.
Las diferencias entre la condición real del
sistema y la condición de equilibrio constituyen
las denominadas fuerzas impulsoras o potenciales
de los distintos fenómenos físicos y químicos,
transcurriendo éstos con velocidades
proporcionales a las mismas e inversamente
proporcionales a las resistencias que a dichos
fenómenos opone el sistema.
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Evolución de estados de no equilibrio a equilibrio
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REGLA DE LAS FASES DE GIBBS
Fases Libertades Componentes 2

• Habitualmente, estas variables son
• presión (P)
• temperatura (T)
• composición de cada una de las fases (xi e yi).
• Para un sistema bifásico

Libertades Componentes
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DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE DATOS DE EQUILIBRIO

1. Calentador tipo bayoneta, para calefacción de la
   camisa de vapor.
2. Calentador tipo bayoneta del vaporizador.
3. Llave de tres vías, para la toma de muestras de
   la fase vapor.
4. Vaporizador.
5. Muescas triangulares para el burbujeo del vapor.
6. Tubo central del contactor, abierto en ambos
   extremos con dos propósitos promover la
   circulación y proveer una zona calma
   relativamente libre de burbujas por donde es
   posible extraer la muestra de la fase líquida.
7. Nivel de líquido en el contactor.
8. Estrechamiento en forma de venturi tiene por
   objeto aumentar la velocidad del vapor con el fin
   de que éste choque con el extremo de la vaina del
   termómetro.
9. Línea de retorno del condensado.
10. Alimentación de la mezcla en estudio.
11. Condensador tipo dedo frío para condensar la fase
    vapor que corresponde a la mezcla en estudio.
12. Alimentación de la camisa de vapor.
13. Refrigerante de la camisa de vapor.
14. Vaina para el termómetro de control de
    temperatura en la camisa de vapor.
15. Vaina para el termómetro de medición de la
    temperatura de equilibrio.
16. Orificios para la entrada de vapor al contactor.
17. Llave de aguja para la toma de muestra de la fase
    líquida.
18. Nivel de líquido en la camisa de vapor.
19. Camisa de vapor.

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Predicción termodinámica
a) Cálculo de la composición del vapor y del
líquido en equilibrio a una presión y temperatura
conocidas.
Ley Dalton
Ley Raoult
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b) Cálculo de la temperatura de burbuja
(ebullición) y de la composición de un vapor en
equilibrio con un líquido de composición conocida
a una presión P.
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c) Cálculo de la temperatura de rocío
(condensación) y de la composición de un líquido
en equilibrio con un vapor de composición
conocida a una presión P.
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d) Cálculo de la presión y de la temperatura de
equilibrio de un sistema líquido-vapor de
composición conocida.
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Diagrama de equilibrio T-x-y
a
TB
c
x
y
T1
Curva del vapor
Temperatura
TA
Curva del líquido
b
d
e
0 A
100 A
100 B
0 B
Concentración
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Diagrama de equilibrio y-x
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Diagrama de equilibrio de mezclas reales
Azeótropo de máximo punto de ebullición
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Diagrama de equilibrio de mezclas reales
Azeótropo de mínimo punto de ebullición
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PROBLEMA 4.1.
La ecuación de Antoine correlaciona la presión de
vapor de los líquidos puros con la temperatura
según con P10 en (mmHg) y T en
(ºC) Teniendo en cuenta que las constantes de
dicha ecuación para el benceno y el tolueno son
y que esta mezcla binaria de hidrocarburos tiene
un comportamiento ideal, calcular y representar
la curva de equilibrio de este sistema, para una
presión total de una atmósfera.
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PROBLEMA 4.1.
16
PROBLEMA 4.1.
17
PROBLEMA 4.1.
18
PROBLEMA 4.1.
19
PROBLEMA 4.1.
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PROBLEMA 4.1.
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PROBLEMA 4.2.
Una mezcla líquida contiene 50 de benceno y 50
de tolueno en peso. a) Calcule la presión total
y las fracción es molares de cada sustancia en la
fase vapor que se encuentra en equilibrio con
dicha mezcla líquida a una temperatura de
60ºC. b) Demuestre que la temperatura de burbuja
de la mezcla líquida cuando se encuentra a una
presión total de P0,715 atm, es de 80ºC. c)
Prepare un programa que calcule la temperatura de
burbuja y la composición de la fase vapor en
equilibrio con una mezcla líquida de composición
x10.541 a 760 mm Hg.
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PROBLEMA 4.2.
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a) Presión total y fracciones molares en fase
vapor
DATOS
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b) Temperatura de burbuja para P0.715 atm
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c) Programa para calcular Temperatura de burbuja
e Y
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c) Programa para calcular Temperatura de burbuja
e Y
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PROBLEMA 4.3.
Al final del problema se adjuntan los datos de
equilibrio líquido-vapor para la mezcla binaria
metanol-agua a una presión de una
atmósfera. a) Construya el diagrama T-x-y para
este sistema. b) Si la temperatura de equilibrio
es 70ºC y la presión del sistema 1 atm, cuáles
son las composiciones del líquido y del
vapor? c) Una mezcla equimolar se alimenta a una
instalación experimental para la determinación de
datos de equilibrio líquido-vapor y se le permite
que alcance una temperatura de 80ºC a una presión
de 1 atm. Prediga termodinámicamente la
composición de las fases y el porcentaje de la
mezcla inicial que se ha vaporizado, teniendo en
cuenta que las constantes de la ecuación de
Antoine para el metanol y para el agua son