Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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EQUILIBRIO QUÍMICO Y DE FASE
donde Δn n C n D n A n B , P es la presión total, en atm,
y N total es el número total de moles presentes en la cámara de
reacción, incluyendo cualquier gas inerte. La ecuación anterior
se escribió para una reacción que involucra a dos reactivos
y dos productos; sin embargo, puede hacerse extensiva a
reacciones que involucren cualquier número de reactivos y
productos.
La constante de equilibrio K P de las mezclas de gases ideales
depende solamente de la temperatura. Es independiente de
la presión de la mezcla en equilibrio y no resulta afectada por
la presencia de gases inertes. A medida que el valor de K P es
mayor, la reacción será más completa. Valores muy pequeños
de K P indican que la reacción no se lleva a cabo de forma significativa.
Una reacción donde K P 1 000 se considera, en
general, como completa, mientras que una reacción con un K P
0.001 se considera que no se lleva a cabo. La presión de la
mezcla afecta la composición de equilibrio, a pesar de que no
afecta a la constante de equilibrio K P .
La variación de K P con la temperatura se expresa en términos
de otras propiedades termoquímicas por medio de la ecuación
de van’t Hoff
d 1ln K P 2 h R 1T2
dT
donde h – R u T 2
R (T) es la entalpía de la reacción a la temperatura T.
Para intervalos de temperatura pequeños, puede integrarse para
obtener
ln K P 2
K P1
h R
R u
a 1 T 1
1
T 2
b
Esta ecuación demuestra que los procesos de combustión son
menos completos a elevadas temperaturas puesto que K P disminuye
con la temperatura en el caso de reacciones exotérmicas.
Se dice que dos fases se encuentran en equilibrio de fases
cuando no existe ninguna transformación de una fase a otra.
Dos fases de una sustancia pura están en equilibrio cuando
cada fase tiene el mismo valor de la función específica de
Gibbs. Esto es,
g f
En general, el número de variables independientes asociadas
con un sistema multicomponente y multifase está dado
por la regla de las fases de Gibbs, la cual se expresa como
IV C PH 2
donde IV el número de variables independientes, C el
número de componentes y PH el número de fases presentes
en equilibrio.
Un sistema multicomponente de múltiples fases a una temperatura
y presión determinadas está en equilibrio de fases
cuando la función de Gibbs específica de cada componente es
la misma para todas las fases.
Para un gas i que es ligeramente soluble en un líquido (como
aire en agua), la fracción molar del gas en el líquido y i,lado líquido
está relacionada con la presión parcial del gas P i,lado gas , a través
de la ley de Henry
y i,lado líquido P i,lado gaseoso
H
donde H es la constante de Henry. Cuando un gas es altamente
soluble en un líquido (como el amoniaco en agua), las fracciones
molares de los componentes de una mezcla de dos fases
en las fases líquida y gaseosa se expresan de forma aproximada
por la ley de Raoult como
P i,lado gaseoso y i,lado gaseoso P total y i,lado líquido P i,sat 1T2
donde P total es la presión total de la mezcla, P i,sat (T) es la presión
de saturación de la especie i a la temperatura de la mezcla,
y y i,lado líquido y y i,lado gaseoso son las fracciones molares de la
especie i en las fases líquida y de vapor, respectivamente.
g g
REFERENCIAS Y LECTURAS RECOMENDADAS
1. R. M. Barrer, Diffusion in and through Solids, Nueva York,
Macmillan, 1941.
2. I. Glassman, Combustion, Nueva York, Academic Press,
1977.
3. A. M. Kanury, Introduction to Combustion Phenomena,
Nueva York, Gordon and Breach, 1975.
4. A. F. Mills, Basic Heat and Mass Transfer, Burr Ridge,
Illinois, Richard D. Irwin, 1995.
5. J. M. Smith y H. C. Van Ness, Introduction to Chemical
Engineering Thermodynamics, 3a. ed., Nueva York, John
Wiley and Sons, 1986.