Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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CAPÍTULO 13
componentes. En la ecuación de van der Waals, por ejemplo, las dos constantes
para la mezcla se determinan a partir de
a m a a
k
i 1
2
y i a 1 i
>2 b
donde las expresiones para a i y b i están dadas en el capítulo 3.
y
b m a
k
i 1
y i b i
(13-12a, b)
EJEMPLO 13-2 Comportamiento P-v-T de mezclas
de gases no ideales
Un recipiente rígido contiene 2 kmol de gas N 2 y 6 kmol de gas CO 2 a 300 K
y 15 MPa (figura 13-10). Calcule el volumen del recipiente con base en a) la
ecuación de estado de gas ideal, b) la regla de Kay, c) factores de compresibilidad
y la ley de Amagat, y d) factores de compresibilidad y la ley de Dalton.
Solución Se proporciona la composición de la mezcla en el recipiente
rígido. El volumen del recipiente se determinará utilizando cuatro métodos
diferentes.
Suposición Establecido en cada sección del problema en consideración.
Análisis a) Cuando se supone que la mezcla se comporta como un gas ideal,
su volumen se determina sin dificultades a partir de la relación de gas ideal
para la mezcla:
V m N m R u T m
18 kmol 218.314 kP a # m
3
>kmol # K 21300 K 2
1.330 m 3
P m 15 000 kP a
2 kmol N 2
6 kmol CO 2
300 K
15 MPa
V m = ?
FIGURA 13-10
Esquema para el ejemplo 13-2.
puesto que
b) Para utilizar la regla de Kay, es necesario determinar la temperatura y la
presión pseudocríticas de la mezcla mediante las propiedades del punto crítico
del N 2 y del CO 2 de la tabla A-1. Pero primero se debe encontrar la fracción
molar de cada componente:
Entonces,
T R
P R
Por lo tanto,
T m
T ¿ cr , m
P m
P ¿ cr , m
N m N N 2
N CO 2
2 6 8 kmol
y N 2
N N 2
2 kmol
N m 8 kmol 0.25 y y CO 2
N CO 2
6 kmol
N m 8 kmol 0.75
T ¿ cr , m a y i T cr , i y N 2
T cr,N 2
y CO 2
T cr,CO 2
10.25 2 1126.2 K 2 10.75 2 1304.2 K 2 259.7 K
P ¿ cr , m a y i P cr , i y N 2
P cr,N 2
y CO 2
P cr,C O 2
10.25 2 13.39 MPa 2 10.75 2 17.39 MP a 2 6.39 MP a
300 K
259.7 K 1.16
∂ Z
15 MP a
m 0.49 1Fig. A -15b 2
6.39 MP a 2.35
V m Z m N m R u T m
P m
Z m V ideal 10.49 2 11.330 m 3 2 0.652 m 3