Práctica 3 Termodinámica del equilibrio de fases

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(1)

Práctica 3: Práctica 3:

Tabla de datos experimentales

Tabla de datos experimentales

X

X11 XX22 VV11 VV22 nnlliiqq TT TT((KK)) nnvvaapp YY

 11  22!! 11""33##$$ #%#% 33$$&&""11!! 11""33##$$$$  

""11 ""&& 11""$$ 2323""%% 11""33##&& ##$$ 33$$##""11!! 1""31 3%%!! ""3322 

""22 ""'' 22""&& 2222""11 11""33%%''33 #3#3 33$$%%""11!! 1""31 3!!&& ""$$!!!!  ""33 ""## $$""%% 22""$$ 11""33%%%%11 ##11 33$$$$""11!! 1""31 3!!%%## ""!!11  ""$$ ""%% %%""!! 1'1'""$$ 11""33%%22'' %'%'""&& 33$$22""!! 11""33!!1111 ""%%33  ""!! ""!! ''""%% 1%1%""$$ 11""33!!''$$ %#%#""$$ 33$$""!!!! 11""33$$33 ""#### 

""%% ""$$ 1111""11 1313""&& 11""33!!22'' %%%% 3333&&""11!! 11""33$$!! ""'' 

""## ""33 1133""'' 1111""22 11""33$$''%% %3%3""'' 3333%%""&&!! 1""31 333$$11 ""''%%!! 

""'' ""22 11## '' 11""33$$11!! %1%1""!! 3333$$""%%!! 11""333333 ""'''' 

""&& ""11 22""## $$""33 11""33332211 !!&& 333322""11!! 1""31 322''!! ""&&$$ 1

1  22!!  11""3322## !!&&""## 333322""''!! 11""3322## 11

Con los datos obtenidos calcular: Con los datos obtenidos calcular:

a)

a) ConConstrustruccicción de Cuón de Curva de Crva de Calibalibraciración.ón. 1.

1. Graficar Graficar la relacila relación entre ón entre composicicomposición (x) y ón (x) y el índice el índice de refrade refracción (ycción (y). (El). (El índice de refracción permite conocer la composición del líuido y del índice de refracción permite conocer la composición del líuido y del vapor en euilibrio de manera indirecta).

vapor en euilibrio de manera indirecta). !.

!. "na ve"na ve# obten# obtenida la ida la $r%fica $r%fica anterior anterior determindeterminar la car la composiciomposición delón del condensado.

condensado.

uurrvva a dde e aalliibbrraacciinn

b)

(2)

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 euilibrio y fase liuida en euilibrio 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.

 -  C /etanol (1) 10.02 3!3. 4,.!, 5sopropanol (!) 10.36!, 3,7. !7 4.,  P sat 

=¿

 A

B T 

+

C  ln

¿

donde: T 8 9 +  8 mm ;$

(3)

Práctica 3: T18 ( B1  A1

ln

(

 P

)

C  1 ) < T!8 ( B2  A2

ln

(

 P

)

C  2 ) T18 ( 3626.55 18.5875

ln

(

585

)

−(−

34.24

)

) T!8 ( 3640.20 18.6924

ln

(

585

)

−(−

53.54

)

) T1 8 1.111 9 < T!8 ,0.6610 9

. Temperatura supuesta en base a los componentes puros+ para cada composición. Tsup1 8 (=1>T1)?(=!>T!) Tsup1 8 (7.1>1.111) ? (7.6>,0.6610) Tsup1 8 ,2.!722 9 3. Calcular las

presiones de saturación para cada componente+ aplicando la ecuación de -ntoine a la temperatura seleccionada (Tsup).

 P1sat 

=¿

 A 1

B1 T +C 1 ln

¿

&onde:

T 8 9 +  8 mm ;$  P1sat 

=

e ( A1 B1 T +C 1)  P2sat 

=

e ( A2 B2 T +C 2) E'emplo para =18 7.1 X1 X2 Tsup1  1 3$'"&&1' "1 "& 3$#"23## "2 "' 3$!"$1!#$ "3 "# 3$3"%2##1 "$ "% 3$1"'3&%' "! "! 3$"!1%! "% "$ 33'"2%3%2 "# "3 33%"$#!!& "' "2 33$"%'#!% "& "1 332"'&&!3 1  331"111!

(4)

Práctica 3:  P1sat 

=

e (18.5875   3626.55 347.20377+(−34.24))  P2sat 

=

e (18.6924   3640.20 347.20377+(−53.54)) P1 sat = 1096.3448 P2 sat= 542.7186 

2. Calcular la fracción mol de cada componente en fase $as y la suma de las fracciones molares de estos dos componentes.

 y1

=

 x1 P1sat   P  y2

=

 x2  P2sat   P &onde 8 0 mm ;$ @uma8 y1 ? y! E'emplo para x18 7.1  y1

=

0.11096.3448 585  8 7.102,1<  y2

=

0.9 542.7186 585 8 7.0,6 X1 Y1 Y2 ,u-a1   1" 1" "1 "1'#$1 "'3$&! 1"223% "2 "3!%# "%'#&1 1"3'!' "3 "$&1#! "!!#3' 1"$&13 "$ "%12$' "$$1&' 1"!$$% =1 1 sat ! sat 7 1127.6,!3 0 7.1 1763.,,0 ,!.2103 7.! 17!.2!! 7.7! 7. 60.61!, ,3.0112 7., 06.212 ,7.6,1 7. 03.70,0 60.!076 7.3 226.266 32.220 7.2 2!3.3!6 6.16,2 7.0 323.70 1!.,2 7.6 3!6.01 !02.3006 1 0 !3,.!3,

(5)

Práctica 3: "! "#1$% "3$$1 1"!!1

"% "#&&#! "2!1$$ 1"!12 "# "'%&$# "1#3&! 1"$3$2 "' "&2!2 "1%'! 1"32! "& "&%'2' "$&1' 1"1#$% 1 1"  1"

@i la suma de las fracciones molares del vapor AB es 1+ modificar la temperatura y reacer los pasos + 3 y 2.

0. @uposición de una se$unda temperatura. Dolver a recalcular temperatura.

6. Calcular las presiones de saturación para cada componente+ aplicando la ecuación de -ntoine a la temperatura seleccionada (Tsup).

 P1sat 

=¿

 A 1

B1 T 2

+

C 1 ln

¿

&onde:

T 8 9 +  8 mm ;$  P1sat 

=

e ( A1 B 1 T 2+C 1)  P2sat 

=

e ( A2 B2 T 2+C 2) X1 X2 Tsup!  1 3!1"1! "1 "& 3$&"3$# "2 "' 3$#"!$$ "3 "# 3$!"#$1 "$ "% 3$3"&3' "! "! 3$2"13! "% "$ 3$"332 "# "3 33'"!2& "' "2 33%"#2% "& "1 33$"&23 1  333"12

(6)

Práctica 3: E'emplo para x1 8 7.1  P1sat 

=

e (18.5875   3626.55 349.347+(−34.24) )  P2sat 

=

e (18.6924   3640.20 349.347+(−53.54)) 1 sat8 1103.!,66 mm ;$ ! sat8 6.212! mm ;$ X1 P+at 1 P+at 2  12%%"!22! %3&"%#2$ "1 11'%"2$&& !&3"#1#2 "2 111"22#& !!"!!&& "3 13'"2'1% !1"%$! "$ &#"2$$ $#2"&&! "! &!"&3'# $3%"!3'2 "% '$!"21!$ $3"2!'3 "# #'#"&1$2 3#2"1$2 "' #33"''33 3$3"#!# "& %'2"&#!! 31!"&!1 1 %3!"$#& 2&"%%3

17.Calcular la fracción mol de cada componente en fase $as y la suma de las fracciones de estos dos componentes.

 y1

=

 x1 P1sat   P  y2

=

 x2  P2sat   P &onde 8 0 mm ;$ @uma!8 y1 ? y! E'emplo para x18 7.1  y1

=

0.11186.2499 585

 8

7.!7!22  y2

=

0.9 593.7172 585

8

7.61,1 X1 Y1 Y2 ,u-a2   1"&3$% 1"&3$% "1 "22### #% "&13$1 1"11%1& "2 "3#&!%! 11 "#!2& 1"132$# "3 "!32$!2 & "%133 1"1$2#&

(7)

Práctica 3: "$ "%%3$12 22 "$'$2 1"1$#%2 "! "##$3% !! "3#311 1"1$#$2 "% "'%%''# %1 "2#!#3 1"1$2%2 "# "&$2'3 3# "1&'$ 1"133%! "' 1"3%1 1% "11#2& 1"12'& "& 1"!#31 !2 "!$1 1"1$#$ 1 1"'!!!2 2 " 1"'!!!

11. Con las dos temperaturas supuestas+ reali#ar una interpolación para conocer la temperatura real de aplicación.

T 8 T sup! ? (14suma!)>(

(

T 2

T 1

)

suma2

suma1 ) E'emplo para x18 7.1 T 8 ,6.,2 ? (141.11316)>(

(

349.347

347.20377

)

1.11619

1.02236 ) T 8 ,3.36!66, 9 X1 X2 T  1 3$'"&&1'#! "1 "& 3$%"%&2&&$ "2 "' 3$$"!$113& "3 "# 3$2"!1&%% "$ "% 3$"%12'%! "! "! 33'"'112&$ "% "$ 33#"1!2#$ "# "3 33!"$'#!2 "' "2 333"&!21!' "& "1 332"$&$%## 1  331"111!#%

1!.Calcular las presiones de saturación para cada componente+ aplicando la ecuación de -ntoine a la temperatura seleccionada (T).

(8)

Práctica 3:  P1sat 

=¿

 A1

B1 T 

+

C 1 ln

¿

 P2sat 

=¿

 A 2

B2 T 

+

C 2 ln

¿

&onde:

T 8 9 +  8 mm ;$ E'emplo para x18 7.1  P1sat 

=¿

18.5875

  3626.55 346.692994

+(−

34.24

)

ln

¿

8 172.22! mm ;$  P2sat 

=¿

18.6924

  3640.20 346.692994

+(−

53.53

)

ln

¿

8 1.1!!2 mm ;$ X1 P+at1 P+at2  11#"&$!' !'$"&&&& "1 1#!"##23 !31"122# "2 &&2"!##2 $'$"!2!' "3 &1&"33! $$3"&1' "$ '!$"$$!# $'"2&#3 "! #&%"%%%1 3#%"'#!% "% #$$"&'$& 3$&"2!2 "# %&'"!'#1 32$"2$% "' %!%"'# 32"111 "& %1&"&%2 2'2"2&&$ 1 !'$"&&&& 2%$"!2#$

1.Calcular la fracción mol de cada componente en fase $as y la suma de las fracciones molares de estos dos componentes.

 y1

=

 x1 P1sat 

 P  y2

=

 x2

 P2sat 

 P

(9)

Práctica 3: X1 Y1 Y2 ,u-a   1" 1" "1 "1'3'&2 #1 "'1#11 1"1 "2 "33&3$2 %2 "%%2% 1"1&$ "3 "$#1$!1 !% "!311' 1"2%$ "$ "!'$23% $ "$1'## 1"3 "! "%'&11 21 "32212 1"33 "% "#%$'# ' "23'%! 1"2#$ "# "'3!&1% 23 "1%%2' 1"21& "' "'&'1&# %$ "132& 1"1$' "& "&!2$!! # "$'2% 1"#1 1 "&&&&&& '& " 1"

c) Comparación de resultados pr%cticos y teóricos.

T-F- &E E@"FT-&B@

&atos Experimentales &atos Teóricos

=1 T H1 T H1 7 3$&"1!  3$'"&&1'#!  7.1 3$#"1! "32 3$%"%&2&&$ "1'3'&2#1 7.! 3$%"1! "$!! 3$$"!$113& "33&3$2%2 7. 3$$"1! "!1 3$2"!1&%% "$#1$!1!% 7., 3$2"! "%3 3$"%12'%! "!'$23%$ 7. 3$"!! "## 33'"'112&$ "%'&1121 7.3 33&"1! "' 33#"1!2#$ "#%$'#' 7.2 33%"&! "'%! 33!"$'#!2 "'3!&1%23 7.0 33$"%! "'' 333"&!21!' "'&'1&#%$ 7.6 332"1! "&$ 332"$&$%## "&!2$!!#

(10)

Práctica 3: 1,.Graficar el Euilibrio Fiuido4Dapor para una me#cla de metanol e

isopropanol. (T vs x1+y1).

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 euilibrio y fase liuida en euilibrio con las temperaturas de burbu'a experimental y teóricas.

(11)

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

Figure

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