Balance de Masa y Energía

Republica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

Universidad Nacional Experimental “Rafael María Baralt”

Balance de Masa y Energía.

Kisbelis Medina

C.I: 24.431.244

Ciudad Ojeda 27 de Mayo de 2014

Introducción

A través de los sentidos (gusto, tacto, olfato, visión y oído) recibimos y percibimos la información de todo lo que nos rodea. Percibimos objetos de diversas formas, colores, olores, tamaños y gustos. Todos estos objetos están formados por materia, ocupando un lugar en el espacio,

En física y química se denominan Cambios de Estado a la evolución de la Materia entre varios estados de agregación. Como lo son: los cambios de un elemento o compuesto químico ha estado sólido, líquido o gaseoso.

Para cada elemento o compuesto químico existen determinadas condiciones de presión y temperatura a las que se producen los cambios de estado, debiendo interpretarse, cuando se hace referencia únicamente a la temperatura de cambio de estado, que ésta se refiere a la presión de la atmósfera. De este modo, en "condiciones normales" hay compuestos tanto en estado sólido como líquido y gaseoso.

Estados de la Materia

 Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.

Las sustancias en estado sólido suelen presentar algunas de las siguientes características:

• Cohesión elevada.

• Tienen una forma definida y memoria de forma, presentando fuerzas elásticas restituidas si se deforman fuera de su configuración original.

• A efectos prácticos son Incompresibles.

• Resistencia a la fragmentación.

• Fluidez muy baja o nula.

• Algunos de ellos se subliman.

 Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

 Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.

Además de los estados sólido, líquido y gas, la materia puede existir como plasma.

 El plasma al igual que un gas es un estado fluido de la materia que llena completamente el recipiente que lo contiene y se diferencia de un gas en que las partículas que conforman dicho estado poseen un gran contenido energético y se encuentran en forma de átomos ionizados, es decir como iones altamente cargados.

 Condensado de Bose-Einstein: Esta nueva forma de la materia fue obtenida el 5 de julio de 1995, por los físicos Eric Cornell, Wolfgan Ketterle y Carl Wieman, por lo que fueron galardonados en 2001 con el Premio Nobel de física. Los científicos lograron enfriar los átomos a una temperatura 300 veces más baja de lo que se había logrado anteriormente. Se le ha llamado "BEC, Bose - Einstein Condensado" y es tan frío y denso que aseguran que los átomos pueden quedar inmóviles. Todavía no se sabe cuál será el mejor uso que se le pueda dar a este descubrimiento. Este estado fue predicho por Nath Bose y Albert Einstein en 1926.

Ley de Raoult:

Establece que la relación entre la presión de vapor de cada componente en una solución ideal es dependiente de la presión de vapor de cada componente individual y de la fracción molar de cada componente en la solución.

Definición

Si un soluto tiene una presión de vapor medible, la presión de vapor de su disolución siempre es menor que la del disolvente puro. De esta forma la relación entre la presión de vapor de la solución y la presión de vapor del disolvente depende de la concentración del soluto en la disolución. Esta relación entre ambos se formula mediante la ley de Raoult mediante la cual: «la presión parcial de un disolvente sobre una disolución está dada por la presión de vapor del disolvente puro Po1, multiplicada por la fracción molar del disolvente en la disolución ».

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Es decir que la presión de vapor del soluto crece linealmente con su fracción molar. En una solución que sólo contenga un soluto, se tiene que X1= 1 – X2, donde X2 es la fracción molar del soluto, pudiendo escribir la formulación de la ley como:

Se puede ver de esta forma que una disminución en la presión de vapor, es directamente proporcional a la concentración del soluto presente

Una vez que los componentes de la solución han alcanzado el equilibrio químico, la presión total del vapor es:

y la presión individual de los componentes gaseosos es

Donde

• (Pi)puro es la presión de vapor del componente puro

• Xi es la fracción molar del componente en solución

Consecuentemente, a medida que el número de componentes gaseosos de la solución crece, la fracción molar y la presión en la solución de cada uno de ellos va decreciendo. Si se tuviera un soluto puro, tendiendo a infinito número de solutos, se alcanzaría el valor nulo de presión de vapor (es decir el cuerpo no se evaporaría). En este caso la presión de vapor de la disolución sería igual a la suma de las presiones parciales de cada componente. Se cumple sólo para disoluciones ideales no obstante es una buena aproximación cualitativa. Para que se cumpla al 100% la ley de Raoult es necesario que el líquido sea una disolución ideal, el vapor sea una mezcla de gases ideales y que la fugacidad del líquido no varié significativamente con la presión, esta última condición a veces se expresa como que el factor de corrección de poynting sea de valor 1.

En equilibrio líquido-vapor, la relación que se comporta según la idealidad de la ley de Raoult sería la siguiente:

Donde:

= presión total del sistema en equilibrio

= composición en la fase vapor, compuesto 1

= composición en la fase líquida, compuesto 1

= presión de vapor, compuesto

Ley de Henry

Fue formulada en 1803 por William Henry. Enuncia que a una temperatura constante, la cantidad de gas disuelta en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial que ejerce ese gas sobre el líquido. Matemáticamente se formula del siguiente modo:

S = ks * P

Donde:

• P es la presión parcial del gas.

• S es la concentración del gas (solubilidad).

• ks es la constante de Henry, que depende de la naturaleza del gas, la temperatura y el líquido.

Las unidades de la constante k dependen de las unidades elegidas para expresar la concentración y la presión. Un ejemplo de la aplicación de esta ley está dado por las precauciones que deben tomarse al volver a un buzo a la superficie. Al disminuir la presión parcial de los distintos gases, disminuye la solubilidad de los mismos en la sangre, con el consiguiente riesgo de una eventual formación de burbujas. Para evitarlo, esta descompresión debe efectuarse lentamente.

Destilación: proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. La finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. Por ejemplo, la eliminación del agua de la glicerina evaporando el agua, se llama evaporación, pero la eliminación del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama destilación, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos.

Tipos de destilación:

 Destilación simple: es una operación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los enfría (condensación) de modo que el destilado no resulta puro. En esta operación se pueden separar sustancias con una diferencia entre 100 y 200 grados Celsius, ya que si esta diferencia es menor, se corre el riesgo de crear azeótropo. Al momento de efectuar una destilación simple se debe recordar colocar la entrada de agua por la parte de abajo del refrigerante para que de esta manera se

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