Calculo DE Propiedades DE UNA Mezcla DE Gases Ideales PDF

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se habla sobre la mezcla de gases ideales a través de las ecuaciones...

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CALCULO DE PROPIEDADES DE UNA MEZCLA DE GASES IDEALES. Relaciones p, v, T para mezclas de gases ideales

En la presente sección nos vamos a referir exclusivamente a mezclas de gases ideales y vamos a introducir los dos modelos utilizados al considerar esta idealización: el modelo de Dalton y el de Amagat. Consideremos un sistema consistente en un determinado número de gases contenidos en un recipiente cerrado de volumen V. La temperatura de la mezcla gaseosa es T y la presión p. La mezcla total se considera como un gas ideal, de modo que p, V, T y el número total de moles de la mezcla, n, están relacionados mediante la ecuación:

Con relación a este sistema vamos a considerar sucesivamente los modelos de Dalton y Amagat.

Modelo de Dalton Este modelo es consistente con el concepto de gas ideal; esto es un gas compuesto de moléculas que ejercen fuerzas despreciables unas sobre otras por lo que el comportamiento de cada componente no se ve afectado por la presencia del resto de los componentes y que además cada molécula ocupa un volumen despreciable comparado con el que ocupa el gas de modo que puede considerarse que cada componente ocupa todo el volumen disponible. En resumen el modelo de Dalton supone que cada componente de la mezcla se comporta como un gas ideal que estuviera él solo ocupando todo el volumen disponible a la temperatura de la mezcla. Para cada componente se verifica, pues:

p1V=n1RT p2V=n2RT pkV=nkRT Sumando ambos miembros de estas igualdades se obtiene: (p1+p2+...+pk)V=(n1+n2+...+nk)RT y teniendo en cuenta (9.4), (p1+p2+...+pk)V=nRT(p1+p2+...+pk)V=nRT Comparando esta última expresión con (9.59), obtenemos que:

La relación entre la presión del componente i y la presión de la mezcla se obtiene del cociente entre cada una de las ecuaciones (9.60) y la ecuación (9.59):

A pi se le da el nombre de presión parcial del componente i∗ en la mezcla. Esta presión parcial vemos que es igual al producto de la fracción molar del correspondiente componente por la presión de la mezcla.

Modelo de Amagat La hipótesis que subyace en el modelo de Amagat es que cada componente de la mezcla se comporta, por separado, como un gas ideal a la presión y temperatura de la mezcla. El volumen que los ni‘molesdelcomponente∗i∗ocuparían,siesecomponenteestuvierasoloa(∗T∗,∗p∗ ),sellamavolumenparcial:math:‘Vi‘del componente i. Este volumen parcial puede calcularse haciendo uso de la ecuación térmica de estado del gas ideal:

Si esta ecuación la dividimos por el volumen total V, siendo V=nRT/p obtendremos:

Así pues, el volumen parcial del componente i puede expresarse en función de su fracción molar xi y del volumen total V: Vi=xiV Esta relación entre la fracción del volumen y la fracción molar subyace en el uso del término análisis volumétrico cuando una mezcla se especifica por los volúmenes parciales de sus componentes. Sumando en (9.64) para todos los componentes:

La mezcla ideal de gases ideales es un caso particular de la disolución ideal analizada en 9.4

Propiedades termodinámicas de la mezcla de gases ideales La aplicación del principio de conservación de la energía y/o del segundo principio de la termodinámica a un sistema que consista en una mezcla ideal de gases ideales precisa de la evaluación de las variaciones de energía interna, entalpia y/o de la entropía de la mezcla. Nuestro objetivo en esta sección es desarrollar los medios para evaluar tanto la energía interna, entalpia y entropía de la mezcla como sus variaciones cuando el sistema (la mezcla) experimenta un proceso que la lleva desde un estado termodinámico (T1, p1) a otro (T2, p2).

De las expresiones (9.9), teniendo en cuenta (9.46), se obtiene:

Como cada componente de la mezcla se comporta como gas ideal, tanto U como H serán función sólo de la temperatura. Para la entropía, y únicamente para el tipo de proceso que consideramos en el apartado siguiente, podemos llegar a una expresión análoga a las anteriores. PARA GASES IDEALES: La evaluación de ∆u o de ∆h de los componentes de una mezcla de Gases Ideales durante un proceso, requiere conocer las temperaturas inicial y final. Dependiendo de la precisión que se requiera se pueden asumir capacidades específicas constantes, o se puede trabajar en base a un promedio. Otra opción bastante válida es utilizar las tablas de Gases Ideales suministradas para cada sustancia. Esto es:

Cuando se evalúa ∆s de los componentes, es necesario tener sumo cuidado, ya que la entropía de un gas ideal depende de la presión o volumen del componente, así como de su temperatura. Este cambio está dado por:

O bien por unidad de mol: Para los calores específicos también se cumple que:

Referencias bibliográficas -ING.G.Guanipa.R. (2009, julio). UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” ÁREA DE TECNOLOGÍA COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO PROGRAMA DE INGENIERÍA MECÁNICA UNIDAD CURRICULAR: TERMODINÁMICA APLICADA. Microsoft Word guia mezcla de gases tema 4. https://termoaplicadaunefm.files.wordpress.com/2009/02/guia-tema-5.pdf

-Mezcla de gases ideales — Termodinámica 0.1.0 documentation. (00). Termodinamica.Readthedocs. https://termodinamica.readthedocs.io/en/latest/multicomponentes_gases_id eales.html...