Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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MEZCLA DE GASES
donde y i N i /N m es la fracción molar del componente i (N m es el número total
de moles de la mezcla) y
Mezcla:
mi h i,mezcla Ts i,mezcla
g i,mezcla
Sustancia pura:
h Ts g
m
FIGURA 13-18
Para una sustancia pura, el potencial
químico es equivalente a la función de
Gibbs.
A
Δh mezclado = y A (h A,mezcla – h A )
+ y B (h B,mezcla – h B )
m i a 0G
0N i
b
P,T,N j
g i h i Ts i
V ai
N
i v i
H ai
N i h i y S ai
N
i s i
(para el componente i de una mezcla)
(mezcla)
(13-30)
es el potencial químico, que es el cambio en la función de Gibbs de la mezcla
en una fase especificada cuando una cantidad unitaria del componente i en la
misma fase se agrega, mientras que la presión, la temperatura y las cantidades
de todos los otros componentes se mantienen constantes. El símbolo tilde
(como en v , h y s ) se usa para denotar las propiedades molares parciales de
los componentes. Advierta que el término de sumatoria en la ecuación 13-29
es cero para un sistema de componente simple, y por ende, el potencial químico
de un sistema puro en una fase dada es equivalente a la función molar de
Gibbs (Fig. 13-18) puesto que G Ng Nm, donde
m a 0G
(sustancia pura)
0N b g h Ts
(13-31)
P,T
En consecuencia, la diferencia entre el potencial químico y la función de
Gibbs se debe al efecto de las moléculas disímiles en una mezcla entre ellas.
Debido a este efecto molecular, el volumen de la mezcla de dos líquidos miscibles
puede ser mayor o menor que la suma de los volúmenes iniciales de los
líquidos individuales. Del mismo modo, la entalpía total de la mezcla de dos
componentes a la misma presión y temperatura, en general, no es igual a la
suma de las entalpías totales de los componentes individuales antes del mezclado;
la diferencia es la entalpía (o calor) de mezclado, que es el calor liberado
o absorbido conforme dos o más componentes son mezclados de manera
isotérmica. Por ejemplo, el volumen de una mezcla de alcohol etílico y agua
es, porcentualmente, un poco menor que la suma de los volúmenes de los
líquidos individuales antes del mezclado. Además, cuando el agua y la harina
se mezclan para hacer masa, la temperatura de la masa se eleva notoriamente
debido a la entalpía de mezclado liberada.
Por las razones anteriores, las propiedades molares parciales de los componentes
(denotadas por una tilde) deberían emplearse en la evaluación de las
propiedades extensivas de una mezcla, en vez de las propiedades específicas
de los componentes puros. Por ejemplo, el volumen total, la entalpía y la
entropía de una mezcla deberían determinarse, respectivamente, a partir de
en lugar de
(13-32)
y A
B
y B
Cámara
de mezclado
A + B
mezcla
V * ai
N i vi H* N i h i y S* ai
N a
i s i
i
(13-33)
Entonces los cambios en estas propiedades extensivas durante el mezclado se
convierten en
FIGURA 13-19
La cantidad de calor liberado o absorbido
durante un proceso de mezclado
se conoce como la entalpía (o calor)
de mezclado, que es cero para soluciones
ideales.
¢V mezclado ai
N i 1v i v i2, ¢H mezclado ai
N i 1h i h i 2, ¢S mezclado
ai
N i 1 s i s i2
(13-34)
donde H mezclado es la entalpía de mezclado y S mezclado es la entropía de
mezclado (Fig. 13-19). La entalpía de mezclado es positiva para procesos