CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS DE POSGRADO.

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS POTOSÍ

FACULTAD DE INGENIERÍA

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y ESTUDIOS DE POSGRADO

MAESTRÍA EN TECNOLOGÍA Y GESTIÓN DEL AGUA

FISICOQUÍMICA APLICADA

ECUACIONES DE ESTADO

Alumnos:

David Alejandro Sanguino Pérez

Dr. Nahúm Andrés Medellín Castillo

San Luis Potosí, S.L.P. a 28 de Septiembre de 2015

Tabla de contenido

VOLUMEN MOLAR Y FACTOR DE COMPRESIBILIDAD A PARTIR DE LA ECUACIÓN DE VAN DER WAALS        

VOLUMEN MOLAR Y FACTOR DE COMPRESIBILIDAD A PARTIR DE LA ECUACIÓN DE REDLICH-KWONG        

PROBLEMAS 3-13 Y 3-59 DEL LIBRO TERMODINAMICA DE CENGEL        

CONCLUSIONES        

VOLUMEN MOLAR Y FACTOR DE COMPRESIBILIDAD A PARTIR DE LA ECUACIÓN DE VAN DER WAALS

La ley de un gas ideal puede representar la relación presión-volumen-temperatura (PVT) de los gases, solamente a presiones bajas (cercanas a la presión atmosférica). Para presiones más altas, se han de utilizar ecuaciones de estado más complejas. El cálculo del volumen molar y del factor de compresibilidad a partir de ecuaciones de estado complejas suele requerir una resolución numérica cuando se especifican la presión y la temperatura.

La ecuación de estado de Van der Waals viene dada por:

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Donde[pic 5]

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Las variables están definidas como:

P: presión en atm

v: volumen molar en L/mol

T: temperatura en K

R: constante de los gases (R=0.08206 atm.L/mol.K)

TC: temperatura crítica (405.5 K para el amoniaco)

PC: presión crítica (111.3 atm para el amoniaco)

La presión reducida se define como

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y el factor de compresibilidad viene dado por

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Solución.

1. Calcule el volumen molar y el factor de compresibilidad para el amoniaco gaseoso a una presión, P=56 atm y una temperatura, T= 450 K, a partir de la ecuación de estado de Van der Waals. Utilice algún software para realizar sus cálculos.

Se utilizóel software POLYMATH para calcular el volumen molar; el código que se ingresó se muestra en la imagen 1.

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Imagen 1. Código en POLYMATH, ecuación de Van Der Waals.

Se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla 1. Valor de volumen molar del amoniaco.

Tabla 2. Valor de variables

Los valores de a y b de forma manual se determinan de la siguiente manera:

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b) Repita los cálculos para las siguientes presiones reducidas: Pr= 1, 2, 4, 10 y 20.

Se ingresó al software POLYMATH el código mostrado en la imagen 2, al cual se fue cambiando el valor de Presión reducida del amoniaco, generando la tabla 3.

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Imagen 2. Código POLYMATH Van der Waals, variación de Pr.

Tabla 3. Variación del volumen respecto a la presión reducida

1. ¿Cómo varía el factor de compresibilidad en función de Pr?

Como se puede observar en la Tabla 3, el factor de compresibilidad aumenta conforme incrementa la presión reducida del amoniaco. Sin embargo, a menores presiones reducidas (aproximadamente menores a 3 atm), el factor de compresibilidad disminuye cuando Pr aumenta.

1. A continuación se muestran lasTablas para diferentes valores de Temperatura, utilizando la ecuación de Van der Waals, posteriormente la gráfica 1 muestra un diagrama Z – Pr para diferentes Temperaturas reducidas.

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