Mezclas de gases ideales
-
Upload
juan-jose-durango -
Category
Education
-
view
7.837 -
download
4
description
Transcript of Mezclas de gases ideales
![Page 1: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/1.jpg)
MEZCLAS DE GASES
IDEALES
![Page 2: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/2.jpg)
Mezclas de gases ideales.
• Hasta este momento se ha venido trabajando con
sustancias simples o puras. Ahora se estudiarán las
mezclas de gases como el aire (mezcla de oxígeno,
nitrógeno, argón y otros gases).
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.
![Page 3: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/3.jpg)
Análisis de la composición de las
mezclas de gases.• Análisis gravimétrico
�� = �� +�� +⋯+�� = ��
��
La fracción másica � del componente i-ésimo se define como:
� =���
Por lo tanto, el porcentaje en masa de cada componente es:
%��������� = � ∙ 100
![Page 4: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/4.jpg)
Análisis de la composición de las
mezclas de gases.• Análisis molar
�� = �� + �� +⋯+ �� =��
��
Entonces, la fracción molar � de un componente i es:
� = ���� , donde � = ��
��
De esta manera, el porcentaje molar es:
%��� !��� = � ∙ 100
![Page 5: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/5.jpg)
Análisis de la composición de las
mezclas de gases.• Fracción atómica ("): se utiliza generalmente si el compuesto es
una mezcla de átomos.
" =� #$
∑ (� #$ )���
Así, el porcentaje atómico de un componente es:
% (���)���� = " ∙ 100
![Page 6: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/6.jpg)
Análisis de la composición de las
mezclas de gases.
• Porcentaje en volumen: se calcula dividiendo el volumen
individual de cada componente por el volumen total del
sistema y multiplicando por 100.
%��*��+������ = ,∑ ,���
∙ 100
![Page 7: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/7.jpg)
Masa molecular media
• Es de gran ayuda cuando se tiene una mezcla de gases y se
calcula con las expresiones siguientes:
-� = ���� = ∑ ����
�� = ∑ �-����� =�-
�
��
La constante específica de una mezcla de gases es:
. = ./-�
![Page 8: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/8.jpg)
Leyes de mezclas de gases
ideales
• En una mezcla de gases ideales, las moléculas de cada
gas se comportan como si estuvieran solas, ocupan todo
el volumen y contribuyen con su presión a la presión
total ejercida. La predicción del comportamiento P-v-T de
mezclas de gases suele basarse en 2 modelos: la ley de
Dalton de las presiones aditivas y la ley de Amagat de
volúmenes aditivos.
![Page 9: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/9.jpg)
Ley de Dalton de presiones
aditivas
• La presión total ejercida por una mezcla de gases es igual a la
suma de las presiones parciales de cada gas.
0� = 0�
�� �,2
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.
![Page 10: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/10.jpg)
Ley de Amagat de volúmenes
aditivos• El volumen total ocupado por una mezcla de gases es igual a la
suma de los volúmenes de componente puro de cada gas.
,� = ,�
�� �,3
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.
![Page 11: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/11.jpg)
Relación fracción molar-fracción
volumen• Un gas ideal en una mezcla gaseosa cumple, de acuerdo a los
modelos de Dalton y Amagat, las siguientes expresiones:
0,� = �.4 ,0� = �.4
• Relacionando estas dos ecuaciones con la ecuación de estado
de gas ideal se tiene:
�� = 0
0 = ,, = �
![Page 12: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/12.jpg)
Densidad de una mezcla
gaseosa
• La densidad de una mezcla gaseosa está dada por la
siguiente expresión:
5 = ��,� = 0�-�
.4
![Page 13: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/13.jpg)
Límite de aplicación de las leyes de
los gases.• Las ecuaciones presentadas anteriormente sólo son
válidas para Presiones bajas y Temperaturas altas.
• Puede tomarse como punto de referencia las condiciones
normales.
4 = 0℃0 = 1 (�
• Otra limitación a las fórmulas ocurre cuando hay
condensación de uno de los componentes de la mezcla.
![Page 14: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/14.jpg)
Propiedades Termodinámicas de
las Mezclas.
Energía
Interna
Función
únicamente de
la Temperatura
7 = ∑�+
Entalpía
Función
únicamente de
la Temperatura
8 =�ℎ
Entropía
Función de la
Temperatura y
la Presión
: =��
![Page 15: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/15.jpg)
Ejercicio 57. Cap. 13.
Termodinámica. Cengel. 6 ed.• Un tanque rígido aislado está dividido en dos compartimientos
mediante una mampara. Un compartimiento contiene 2,5
kmol de CO₂ a 25°C y 200 kPa, y el otro compartimiento
contiene 7,5 kmol de gas H₂ a 40°C y 400 kPa. Ahora se quita
la mampara y se permite que se mezclen los dos gases.
Determine a) la temperatura de la mezcla y b) la presión de la
mezcla después de haberse establecido el equilibrio. Suponga
calores específicos constantes a temperatura ambiente para
ambos gases.
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.
![Page 16: Mezclas de gases ideales](https://reader031.fdocuments.ec/reader031/viewer/2022013108/557b6699d8b42a0d578b49f1/html5/thumbnails/16.jpg)
Datos iniciales:
�;<= = 2,5@����A= = 7,5@���
4;<= = 27℃
4A= = 40℃
0;<= = 200@0
0A= = 400@0
Datos obtenidos de tablas:
-;<== 44@D/@���
-A== 2@D/@���
F2GH== 0,657@J/@D ∙ ℃
F2K== 10,183@J/@D ∙ ℃
Ejercicio 57. Cap. 13.
Termodinámica. Cengel. 6 ed.