Práctica 3 Termodinámica del equilibrio de fases
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Equilibrio Ideal Práctica 3:
Tabla de datos experimentales X1 "1 "2 "3 "$ "! "% "# "' "& 1
X2 1 "& "' "# "% "! "$ "3 "2 "1
V1 1"$ 2"& $"% %"! '"% 11"1 13"' 1# 2"# 2!
V2 2! 23"% 22"1 2"$ 1'"$ 1%"$ 13"& 11"2 ' $"3
nliq 1"3#$ 1"3#& 1"3%'3 1"3%%1 1"3%2' 1"3!'$ 1"3!2' 1"3$'% 1"3$1! 1"3321 1"32#
T #% #$ #3 #1 %'"& %#"$ %% %3"' %1"! !& !&"#
T(K) 3$&"1! 3$#"1! 3$%"1! 3$$"1! 3$2"! 3$"!! 33&"1! 33%"&! 33$"%! 332"1! 332"'!
nvap 1"3#$$ 1"3%! 1"3!& 1"3!%# 1"3!11 1"3$3 1"3$! 1"33$1 1"333 1"32'! 1"32#
Y "32 "$!! "!1 "%3 "## "' "'%! "'' "&$ 1
Con los datos obtenidos calcular:
a) Constru Construcci cción ón de Curva Curva de Calib Calibraci ración. ón. 1. Graficar la relación relación entre composición composición (x) y el índice de refracción refracción (y). (y). (El índice de refracción permite conocer la composición del líuido y del vapor en euilibrio de manera indirecta). !. "na ve# ve# obtenida obtenida la $r%fica anterior determinar determinar la composici composición ón del condensado. urva de alibracin
b) &eterminación &eterminación experimental experimental de la temperatura temperatura de burbu'a. burbu'a.
Equilibrio Ideal Práctica 3:
.
Temperatura experimental vs X,Y
T e*p v+ * T e*p v+ Y
G raficar en el e'e de las x*+ la composición de la fase vapor en euilibrio y fase liuida en euilibrio con las temperaturas de burbu'a experimentales.
c) C%lculos teóricos y su comparación con los datos experimentales (corrección por temperatura)
,. Calcular las temperaturas de ebullición de los componentes puros a la presión del sistema.
/etanol (1) 5sopropanol (!)
P sat =¿ A − ln ¿
10.02 10.36!,
3!3. 3,7. !7
B T + C
donde:
T 8 9 + 8 mm ;$
C 4,.!, 4.,
Equilibrio Ideal B1
T1 8 ( A 1 −ln ( P ) −C 1 ) <
B2
T! 8 ( A 2 −ln ( P ) −C 2 )
3626.55
T1 8 ( 18.5875 −ln ( 585 ) −(−34.24 ) )
Práctica 3:
3640.20
T! 8 (
T1 8 1.111 9 <
18.6924 − ln ( 585 )
−(−53.54 ) )
T!8 ,0.6610 9
. Temperatura supuesta en base a los componentes puros+ para cada composición. T sup1 8 (=1>T1)?(=!>T!) T sup1 8 (7.1>1.111) ? (7.6>,0.6610) T sup1 8 ,2.!722 9 X1 X2 T sup1 1 3$'"&&1' "1 "& 3$#"23## "2 "' 3$!"$1!#$ 3. Calcular "3 "# 3$3"%2##1 las "$ "% 3$1"'3&%' "! "! 3$"!1%! "% "$ 33'"2%3%2 "# "3 33%"$#!!& "' "2 33$"%'#!% "& "1 332"'&&!3 1 331"111! presiones de saturación para cada componente+ aplicando la ecuación de -ntoine a la temperatura seleccionada (T sup).
P 1 sat =¿ A 1−
B1 +C
T
1
ln ¿
&onde: T 8 9 + 8 mm ;$ ( A 1−
P 1 sat =e
E'emplo para =18 7.1
B1 + C
T 1
)
( A 2−
P 2 sat =e
B2 + C
T 2
)
Equilibrio Ideal
=
P 1 sat
( 18.5875 − 3626.55 ) 347.20377+(− 34.24 ) e
=
P 2 sat
P1 sat = 1096.3448
Práctica 3:
( 18.6924− 3640.20 ) 347.20377 +(−53.54 ) e
P2 sat= 542.7186
=1 7 7.1 7.! 7. 7., 7. 7.3 7.2 7.0 7.6
1 sat
! sat
1127.6,!3
0
1763.,,0
,!.2103
17!.2!!
7.7!
60.61!,
,3.0112
06.212
,7.6,1
03.70,0
60.!076
226.266
32.220
2!3.3!6
6.16,2
323.70
1!.,2
3!6.01
!02.3006
0
!3,.!3,
1
2. Calcular la fracción mol de cada componente en fase $as y la suma de las fracciones molares de estos dos componentes. y 1 = x 1
&onde
P 1 sat P
8 0 mm ;$
y 2 = x 2
P 2 sat P
@uma8 y1 ? y!
E'emplo para x18 7.1 y 1 =0.1
1096.3448 585
X1 "1 "2 "3 "$
8 7.102,1<
Y1 "1'#$1 "3!%# "$&1#! "%12$'
y 2 =0.9
Y2 1" "'3$&! "%'#&1 "!!#3' "$$1&'
542.7186 585
,u-a 1 1" 1"223% 1"3'!' 1"$&13 1"!$
%$8 7.0,6
Equilibrio Ideal "! "% "# "' "& 1
"#1$% "#&&#! "'%&$# "&2!2 "&%'2' 1"
"3$$1 "2!1$$ "1#3&! "1%'! "$&1'
1"!!1 1"!12 1"$3$2 1"32! 1"1#$% 1"
Práctica 3:
@i la suma de las fracciones molares del vapor AB es 1+ modificar la temperatura y reacer los pasos + 3 y 2. 0. @uposición de una se$unda temperatura. Dolver a recalcular temperatura. X1 "1 "2 "3 "$ "! "% "# "' "& 1
X2 1 "& "' "# "% "! "$ "3 "2 "1
T sup! 3!1"1! 3$&"3$# 3$#"!$$ 3$!"#$1 3$3"&3' 3$2"13! 3$"332 33'"!2& 33%"#2% 33$"&23 333"12
6. Calcular las presiones de saturación para cada componente+ aplicando la ecuación de -ntoine a la temperatura seleccionada (T sup).
=¿ A 1−
B1
P 1 sat
2
T
+ C 1
ln ¿
&onde: T 8 9 + 8 mm ;$ ( A 1−
P 1 sat =e
B 1 2
T
+C 1
)
( A 2−
P 2 sat =e
B2 2
T
+C 2
)
Equilibrio Ideal Práctica 3:
E'emplo para x1 8 7.1
=
P 1 sat
( 18.5875 − 3626.55 ) 349.347 +(−34.24) e
=
P 2 sat
1 sat8 1103.!,66 mm ;$
( 18.6924 − 3640.20 ) 349.347 +(−53.54 ) e
! sat8 6.212! mm ;$
X1 "1 "2 "3 "$ "! "% "# "' "& 1
P+at 1 12%%"!22! 11'%"2$&& 111"22#& 13'"2'1% &#"2$$ &!"&3'# '$!"21!$ #'#"&1$2 #33"''33 %'2"&#!! %3!"$#&
P+at 2 %3&"%#2$ !&3"#1#2 !!"!!&& !1"%$! $#2"&&! $3%"!3'2 $3"2!'3 3#2"1$2 3$3"#!# 31!"&!1 2&"%%3
17.Calcular la fracción mol de cada componente en fase $as y la suma de las fracciones de estos dos componentes. y 1 = x 1
&onde
P 1 sat P
y 2 = x 2
8 0 mm ;$
P 2 sat P
@uma!8 y1 ? y!
E'emplo para x18 7.1 y 1 =0.1
1186.2499 585
X1 "1 "2 "3
y 2 =0.9
8 7.!7!22
Y1
"22### #% "3#&!%! 11 "!32$!2 &
Y2
593.7172 585
,u-a 2
1"&3
%$1"&3
%$"&13$1
1"11%1&
"#!2&
1"132$#
"%133
1"1$2#&
8 7.61,1
Equilibrio Ideal
"$ "! "% "# "' "& 1
"%%3$12 22 "##$3% !! "'%%''# %1 "&$2'3 3# 1"3%1 1% 1"!#31 !2 1"'!!!2 2
Práctica 3: "$'$2
1"1$#%2
"3#311
1"1$#$2
"2#!#3
1"1$2%2
"1&'$
1"133%!
"11#2&
1"12'&
"!$1
1"1$#$
"
1"'!!!
11. Con las dos temperaturas supuestas+ reali#ar una interpolación para conocer la temperatura real de aplicación. 2
1
( T −T ) T 8 T sup! ? (14suma!)>( suma 2−suma 1 ) E'emplo para x18 7.1
(349.347− 347.20377) T 8 ,6.,2 ? (141.11316)>( ) 1.11619 −1.02236
X1 "1 "2 "3 "$ "! "% "# "' "& 1
X2 1 "& "' "# "% "! "$ "3 "2 "1
T 8 ,3.36!66, 9
T 3$'"&&1'#! 3$%"%&2&&$ 3$$"!$113& 3$2"!1&%% 3$"%12'%! 33'"'112&$ 33#"1!2#$ 33!"$'#!2 333"&!21!' 332"$&$%## 331"111!#%
1!.Calcular las presiones de saturación para cada componente+ aplicando la ecuación de -ntoine a la temperatura seleccionada (T).
Equilibrio Ideal Práctica 3: P 1 sat =¿ A 1−
B1 T + C 1
P 2 sat =¿ A 2 −
ln ¿
B2 T + C 2
ln ¿
&onde: T 8 9 + 8 mm ;$ E'emplo para x18 7.1
P 1 sat =¿ 18.5875−
3626.55
346.692994 +(−34.24 )
ln ¿
P 2 sat =¿ 18.6924 −
8 172.22! mm ;$
3640.20
346.692994 +(−53.53)
ln ¿
X1 "1 "2 "3 "$ "! "% "# "' "& 1
8 1.1!!2 mm ;$
P+at1 11#"&$!' 1#!"##23 &&2"!##2 &1&"33! '!$"$$!# #&%"%%%1 #$$"&'$& %&'"!'#1 %!%"'# %1&"&%2 !'$"&&&&
P+at2 !'$"&&&& !31"122# $'$"!2!' $$3"&1' $'"2 3#%"'#!% 3$&"2!2 32$"2$% 32"111 2'2"2&&$ 2%$"!2#$
1.Calcular la fracción mol de cada componente en fase $as y la suma de las fracciones molares de estos dos componentes. y 1 = x 1
&onde:
P 1 sat P
8 0 mm ;$
y 2 = x 2
P 2 sat P
@uma!8 y1 ? y! 8 1
Equilibrio Ideal X1 "1 "2 "3 "$ "! "% "# "' "& 1
Y1
Y2
,u-a
"1'3'&2 #1 "33&3$2 %2 "$#1$!1 !% "!'$23% $ "%'&11 21 "#%$'# ' "'3!&1% 23 "'&'1&# %$ "&!2$!! # "&&&&&& '&
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1"#1
"
1"
Práctica 3:
c) Comparación de resultados pr%cticos y teóricos.
T-F- &E E@"FT-&B@ =1 7 7.1 7.! 7. 7., 7. 7.3 7.2 7.0 7.6 1
&atos Experimentales T H1 3$&"1! 3$#"1! "32 3$%"1! "$!! 3$$"1! "!1 3$2"! "%3 3$"!! "## 33&"1! "' 33%"&! "'%! 33$"%! "'' 332"1! "&$ 332"'! 1
&atos Teóricos T H1 3$'"&&1'#! 3$%"%&2&&$ "1'3'&2#1 3$$"!$113& "33&3$2%2 3$2"!1&%% "$#1$!1!% 3$"%12'%! "!'$23%$ 33'"'112&$ "%'&1121 33#"1!2#$ "#%$'#' 33!"$'#!2 "'3!&1%23 333"&!21!' "'&'1&#%$ 332"$&$%## "&!2$!!# 331"111!#% "&&&&&&'&
Equilibrio Ideal
1,.Graficar el Euilibrio Fiuido4Dapor para una me#cla de metanol e isopropanol. (T vs x1+y1).
Práctica 3:
Temperatura vs X,Y
T v+ X T v+ Y
1.Graficar en el e'e de las x*+ la composición de la fase vapor en euilibrio y fase liuida en euilibrio con las temperaturas de burbu'a experimental y teóricas.
Equilibrio Ideal Práctica 3:
x vs y
T burbu.a e*p v+ X T burbu.a e*p v+ Y T burbu.a teorica v+ X T burbu.a teorica v+ Y
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