Concentraciones

La concentración en % en masa de una disolución se define como la masa en gramos de soluto en 100 gramos de disolución.

O lo que es lo mismo:

En química, la concentración molar (también llamada molaridad), es una medida de la concentración de un soluto en una disolución, o de alguna especie molecular, ionica, o atómica que se encuentra en un volumen dado. Sin embargo, en termodinámica la utilización de la concentración molar a menudo no es conveniente, porque el volumen de la mayor parte de las soluciones depende en parte de la temperatura, debido a la dilatación térmica. Este problema se resuelve normalmente introduciendo coeficientes o factores de corrección de la temperatura, o utilizando medidas de concentración independiente de la temperatura tales como la molalidad

La concentración molar o molaridad c (o M) se define como la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución, o por unidad de volumen disponible de las especies:2

Aquí, n es la cantidad de soluto en moles,1 N es el número de moléculas presentes en el

, aproximadamente 6,022x1023 mol−1.O más sencillamente: 1 molar = 1 M = 1 mol/litro.

La fracción molar es una unidad química usada para expresar la concentración de soluto en solvente. Nos expresa la proporción en que se encuentran los moles de soluto con respecto a los moles totales de solución, que se calculan sumando los moles de soluto(s) y de disolvente. Para calcular la fracción molar de una mezcla homogénea, se emplea la siguiente expresión:

También puede expresarse así:

Donde nsol serían los moles de soluto y ndisol los moles de la solución completa y, todo esto, multiplicado por 100.

La suma de todas las fracciones molares de una mezcla es:

Como el volumen de una disolución depende de la temperatura y de la presión; cuando éstas cambian, el volumen cambia con ellas. Gracias a que la fracción molar no está en función del volumen, es independiente de la temperatura y la presión. Además cabe notar que en los gases ideales la variación del volumen será proporcional para cada uno de los solutos, y por lo tanto también para la solución. De esta manera hay una relación directa entre las fracciones molares y los volúmenes parciales.

Gasto másico o Flujo másico es en física la magnitud que expresa la variación de la masa en el tiempo. Matemáticamente es la diferencial de la masa con respecto al tiempo. Se trata de algo frecuente en sistemas termodinámicos, pues muchos de ellos (tuberías, toberas, turbinas, compresores, difusores...) actúan sobre un fluido que lo atraviesa. Su unidad es el kg/s

Se puede expresar el flujo másico como la densidad ( , que puede estar en función de la posición, ) por un diferencial de volumen

=

donde Q se refiere al gasto hidráulico.

Este volumen a su vez se puede expresar como el producto de una superficie S (el ancho de la tubería entrante, normalmente), que también puede depender de la posición por un diferencial de longitud (la porción de dicha tubería cuyo contenido entra en el sistema por unidad de tiempo).

Normalmente se supone flujo unidimensional, es decir, con unas densidades y secciones constantes e independientes de la posición lo que permite reducirlo a la siguiente fórmula

Donde:

= Gasto másico

= Densidad del fluido

= Velocidad del fluido

= Área del tubo corriente

o, integrando

En el caso de tener diversos flujos de entrada y salida se consideran la sumas de estos. En un sistema en estado estacionario se puede deducir que la variación de masa ha de ser 0 y por tanto podemos establecer:

Donde:

= número de entradas

= número de salidas

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