Entalpia De Vaporizacion

La termodinámica caracteriza un estado de equilibrio mediante propiedades como volumen, presión, temperatura, composición.

Cuando un sistema termodinámico se encuentra en un estado de equilibrio determinado, cada variable termodinámica tomará un valor concreto característico de ese estado de equilibrio. Si hacemos que el sistema evolucione hacia otro estado de equilibrio, las variables termodinámicas se modificaran. Las variables termodinámicas también se denominan funciones de estado, ya que su valor depende sólo del estado de equilibrio y no del camino seguido para alcanzarlo.

En este escrito abarcaremos el cálculo de propiedades termodinámicas relacionadas con la entalpia, como los calores latentes de vaporización tanto de sustancias puras como de mezclas, para el caso de la mezclas se aplica la Ley de Aditividades por la cual podemos obtener la entalpía de la mezcla en función de sus componentes en estado puro.

Los calores latentes de vaporización constituyen una importante propiedad termodinámica por su intervención en un gran número de procesos, y el conocimiento de sus valores es fundamental en la determinación de los requerimientos energéticos de tales procesos.

El calor latente de vaporización es el cambio energético que tiene lugar cuando un líquido puro, una mezcla de líquidos o una solución de éstos en estado de saturación, se convierte en vapor saturado, por absorción de energía térmica. En el caso de sustancias puras, la existencia del equilibrio conduce a que la temperatura y la presión no sean variables independientes, por lo que fijada una queda fijada la otra. Una relación termodinámica exacta entre el calor latente de vaporización, la presión de vapor y la temperatura, está dada por la ecuación de Clapeyron:

dP/dT=∆H/T∆V

Existen datos experimentales de los estos valore que en realidad fueron obtenidos por la ecuación de Clausius-Clapeyron o que también fueron obtenidos con la ecuación de Antoine, a partir de un proceso de derivación y que conlleva a un aumento en los errores experimentales.

Al diferenciar la ecuación de Antoine lnP=A-B/(T+C) deaparce la constante A y solo deja a B y C, poniendo mayor peso en la constante C y se obtiene una mayor inexactitud, para obtener una mejor predicción si utilizamos la ecuación de Clausius-Clapeyron.

Donde la diferencia de V_V-V_L se puede determinar mediante e factor de compresibilidad

V_V=(Z_V RT)/P V_L=(V_L RT)/P

Donde ∆Z también lo poderos obtener de la forma siguiente ∆Z=√(1-1/(Pc〖Tbr〗^3 ))

Otra forma de obtener lo es a partir de la correlacion de Thomson donde:

〖log〗_10 ∆Z=2.106x^2-1.0268x para 0<Pr/Tr<0.2

〖log〗_10 ∆Z=0.136x^2-0.645x-0.0185 para 0.2<Pr/Tr<1

Donde x=-〖log〗_10 (1-Pr/Tr)

Podemos aplicar otro sistema de correlacion derivando la correlacion de Lee-Kesler

(-dlnPvr)/(d(1/Tr))=(∆Hv Tr)/(∆v P)→∆Hv=(-d ln⁡Pvr)/(d(1/Tr)) ∆Z R Tc

(-d ln⁡Pvr)/(d(1/Tr))=6.09648-1.28862Tr+1.016〖Tr〗^3+w(15.6875-13.4721Tr+2.615〖Tr〗^7)

Tambien podemos ocupar la ecuancion de Antoine para obtener la pendiente de la curva de presión de vapor si las presiones de vapor son menores de 1500 mmHg, donde el vapor a esta presión se comporta como gas ideal.

dPv/dT=∆Hv/█(T(Vv-Vl)@)

Y como se comporta como gas ideal quedaría como:

∆Hv=(2.303BRT^2)/〖(t+c)〗^2

Otra forma de obtener ∆v en forma indirecta es mediante la obtención de ∆Z por medio de las correlaciones de Haggenmacher y Thomson, se puede evaluar ∆v directamente si se calcula Vv y VL en forma individual mediante las ecuaciones de estado, de las cuales podemos obtener una modificación de la ecuación de Clausius-Clapeyron

∆H=T∆v dPv/dT

METODO DE PITZER

Este método utiliza la siguiente ecuación, para el cálculo de Z, la cprrelacion generalizada de estados original de Pitzer fue modificada y mejorada por diversos autores pero la siguiente se considera la más exacta:

∆Hv/RTc=7.08(1-〖Tr)〗^.354+10.95ω(1-Tr)^0.456

Donde H esta dada en J/mol, esta correlacion da exelentes resultados a presiones altas y cerca del punto critico, para bajas presiones no es muy bueno, pero obtenemos resultados satisfactorio.

Riedel propuso (Chem. Ing. Tech., vol. 26, pÆg. 679, 1974) la ecuación (8-45). Esta ecuación proporciona el calor latente de ebullición en el punto normal de ebullición de modo que si se desea a otra temperatura habra que recalcularlo mediante la correlación que damos en el punto siguiente

ΔHvb/Tb=(2.17(lnPc-1.013))/(0.930-Tbr)

Donde la entalpia esta dado en Cal/gr Tbr Es la temperatura reducida de ebullición normal, esta ecuación da errores de menos del 5 %

ΔHi=ΔHo((1-TrI)/(1-Tro) )^n

Se ha discutido mucho el valor mas correcto de n. Uno de los criterios que se usan es considerar a n como un parametro de ajuste y obtener el valor que mejor ajusta una serie de valores experimentales. Esto hace que n dependa de cada sustancia pura; se han compilado listas de valores de n para diversas sustancias. Otro criterio apunta a considerar a n como un parametro general, valido para cualquier sustancia, y correlacionarlo contra los parámetros propios de cada una.

a) n= ,74 Tbr-0.116 para .57<Tbr<.71

b) n=.30 para Tbr>.57

c) n= .41 para Tbr>.71

CALOR LATENTE EN MEZCLAS

En general, se puede decir que una mezcla termodinámica es un sistema compuesto de varias partes termodinámicamente distinguibles, como P.e. agua caliente y agua fría, agua líquida y su vapor, oxígeno y nitrógeno, Oxígeno-16 y oxígeno-17 (isótopos), hierro

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