Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

H 2
6 kg
700
MEZCLA DE GASES
+
O 2
32 kg
FIGURA 13-1
La masa de una mezcla es igual
a la suma de las masas de sus
componentes.
H 2
3 kmol
+
O 2
1 kmol
H 2 + O 2
38 kg
H 2 + O 2
4 kmol
FIGURA 13-2
El número de moles de una mezcla no
reactiva es igual a la suma del número
de moles de sus componentes.
H 2 + O 2
y H2 = 0.75
y O2 = 0.25
1.00
FIGURA 13-3
La suma de las fracciones molares de
una mezcla es igual a 1.
13-1 COMPOSICIÓN DE UNA MEZCLA DE GASES:
FRACCIONES MOLARES Y DE MASA
Para determinar las propiedades de una mezcla es necesario conocer la composición
de la mezcla, así como las propiedades de los componentes individuales.
Hay dos maneras de describir la composición de una mezcla: ya sea
mediante la especificación del número de moles de cada componente, método
que recibe el nombre de análisis molar, o mediante la especificación de la
masa de cada componente, denominado análisis gravimétrico.
Considere una mezcla de gases compuesta de k componentes. La masa de
la mezcla m m es la suma de las masas de los componentes individuales, y el
número de moles de la mezcla N m es la suma del número de moles de los
componentes individuales* (Figs. 13-1 y 13-2). Esto es
m m a
k
fm i m i
m m
y y i N i
N m
k
a fm i 1 y
i1
i1
m i y
N m a
k
k
a y i 1
i1
N i
i1
(13-1a, b)
La relación entre la masa de un componente y la masa de la mezcla se conoce
como fracción de masa (o másica) (fm), y la relación entre el número de
moles de un componente y el número de moles de la mezcla se denomina
fracción molar (o mol) y:
(13-2a, b)
Si se divide la ecuación 13-1a) entre m m o la ecuación 13-1b) entre N m se
puede demostrar fácilmente que la suma de las fracciones de masa o de las
fracciones molares para una mezcla es igual a 1 (Fig. 13-3):
La masa de una sustancia puede expresarse en términos del número de
moles N y la masa molar M de la sustancia como m NM. Entonces, la
masa molar aparente (o promedio) y la constante del gas de una mezcla se
expresa como
M m m m
a m i
a N i M k i
N m N m N a y i M i y
m i1
R m R u
M m
(13-3a, b)
La masa molar de una mezcla también se puede expresar como
M m m m m m
1
N m a m
i >M i a m i >1m m M i 2 1
(13-4)
k
fm i
a M i
Las fracciones de masa y molar de una mezcla están relacionadas por medio
de
i 1
fm i m i
m m
N i M i
N m M m
y i M i
M m
(13-5)
* En todo este capítulo, el subíndice m denota la mezcla de gases y el subíndice i, cualquier
componente individual de la mezcla.