Analisis de la mezcla binaria acetona-metanol en base a la Ley de Raoult y datos experimentales

Elaboración de las gráficas P-x-y, T-x-y y x-y para la mezcla binaria Acetona-Metanol en base a la Ley de Raoult y su comparación con los datos experimentales

García Areu, J.R. (20150410D); Reyes Bustamante, A.F. (20152107G); Silva De la Vega, R.M. (20150411K).

Escuela de Ingeniería Petroquímica, FIP-UNI.

Termodinámica II, 05 de abril 2018

ravivi1101@gmail.com; alonso.reyesbustamante@gmail.com; roly.side@gmail.com

Resumen: El motivo del presente artículo es realizar una comparación entre los resultados experimentales de la mezcla binaria Acetona-Metanol y los resultados teóricos obtenidos apoyándonos en la Teoría de la Ley de Raoult. Para lograr estos resultados hicimos uso del programa Octave donde se introdujeron y realizaron los algoritmos, funciones y datos  que permitieron modelar el sistema en base a la Ley de Raoult. En la parte final, ya aproximadamente terminado el trabajo corroboramos que el trabajo matemático y de programación se haya realizado bien para así poder tener un buen resultado comparativo.  

Abstract: The purpose of this article is to make a comparison between the experimental results of the binary Acetone-Methanol mixture and the theoretical results obtained based on the Theory of the Law of Raoult. To have these results we used the Octave program where the algorithms, functions and data that allowed us to model our system based on the Raoult Law were introduced and performed. In the final part, after the work is finished, we corroborate that we have done our mathematical and programming work in order to have a good comparative result.

1. INTRODUCCIÓN

EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR (ELV)

Ley de Raoult

Esta ley se emplea para hacer el cálculo de las concentraciones en equilibrio de las mezclas donde dependiendo de las condiciones que se den tenemos gases ideales y forman soluciones ideales; aquí las sustancias van teniendo cambios de fase de forma gradual y proporcional a su concentración en la fase líquida.

yi*P = xi*Pi sat                (i = 1, 2, ... )

Punto de Rocío

El punto de rocío hace referencia a la temperatura y presión a la cual el sistema empieza su condensación. También se puede definir como la temperatura y presión a la cual se forma la primera gota.

Punto de Burbuja

El punto de burbuja hace referencia a la temperatura y presión en la que el sistema se da inicio de la ebullición. Se puede definir como la temperatura y presión a la cual se forma la primera burbuja.

[pic 1]

Figura 1. Presión de rocío y burbuja

Para las condiciones de punto el rocío y de burbuja se evalúan utilizando ecuaciones matemáticas de manera que correlacionen las propiedades que posee el sistema, tales como: presión, temperatura y las concentraciones de las sustancias, de la fase líquida como de la fase en vapor.

Las ecuaciones matemáticas utilizadas se basan en el modelo del sistema Líquido-Vapor, donde el modelo más sencillo de aplicar es: La Ley de Raoult.

[pic 2]

Figura 2. Temperatura de rocío y burbuja

Presión de vapor

La presión de vapor, se define como la tendencia que posee una sustancia en fase líquida para volatilizarse. Esta propiedad es función directa de la Temperatura, es decir, a mayor temperatura se tendrá una mayor presión de vapor, y por lo tanto, una mayor tendencia del líquido a volatilizarse.

Cuando el líquido llega a su punto de ebullición, o sea la presión de vapor iguala la presión del sistema, se registra la velocidad de volatilización máxima.

Para el cálculo de la presión de vapor utilizamos Ecuación de Antoine:

[pic 3]

Donde A, B y C son constantes específicas de cada sustancia. Las unidades de la temperatura y presión dependen de las unidades que posean estas constantes.

1. RESULTADOS Y DISCUSION

2.1        Resultados        

Se presentan los resultados (gráficos y data) de la comparación de los datos experimentales extraídos del sitio web expuesto en el apéndice y los calculados según la Ley de Raoult.

Tablas

x: Composición en fase líquida de la acetona a temperatura constante (99.65°C).

y: Composición en fase gaseosa de la acetona a temperatura constante (99.65°C).

Pb: Presión de burbuja [bar].

Pr: Presión de rocío [bar].

P: Presión de datos experimentales [bar].

Tabla 1. Resultados P-x-y a temperatura constante según la ley de Raoult y Datos experimentales.

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