PRÁCTICA 1. CÁLCULO DE LA FUGACIDAD A PARTIR DE UN LÍQUIDO

INDICE

OBJETIVO

INTRODUCCIÓN

DESARROLLO

DATOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE

CÁLCULOS Y RESULTADOS

CUESTIONARIO

CONCLUSIONES

ANEXOS

OBJETIVO: El estudiante será capaz de determinar la fugacidad de un líquido puro a diferentes presiones y temperaturas, a partir del método gráfico.

INTRODUCCIÓN

La fugacidad es una medida relacionada con el potencial químico, formalmente, la fugacidad tiene unidades de una "presión corregida" y está directamente relacionada con la tendencia de una sustancia de preferir una fase (líquida, sólida o gas) frente a otra.• Estas fugacidades son muy importantes porque esos estados son usados frecuentemente como estados referencia en equilibrio de fases.• Las fugacidades de fases condensadas pueden ser calculadas con las mismas expresiones de la fase vapor.

DESARROLLO

En un matraz kitasato se colocaron 200 ml de agua destilada. Este matraz estaba conectado a un manómetro de mercurio. Se procedió a calentar hasta punto de ebullición. Con el fin de dejar salir aire del sistema, se sobrepuso en la boca del matraz un tapón con un termómetro. Después de dejar hervir el agua unos minutos, el sistema se retiró de la parrilla de calentamiento y el tapón se ajustó para medir la presión a diferentes temperaturas.

Para medir la presión, el sistema se manipuló con guantes de asbesto ya que estaba caliente.

Se siguió el mismo procedimiento, pero ahora con etanol.

DATOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE

ETANOL Altura (mmHg)

Temperatura(K)

40 347.7535 347.3525 346.65

AguaAltura (mmHg)

Temperatura (K)

35 368.4533 368.7520 367.85

CÁLCULOS Y RESULTADOS

AGUAMÉTODO GRÁFICO

T(K) h (mmHg)

Pman (bar)

Patm (bar)

Pabs (bar)

Pc (bar)

Tc (K) Pr Tr Fugacidad (bar)

368.45 35 0.0463 0.7728 0.8191 220.55 647.1 3.71 x10-3 0.5694 No existe gráfica con valores muy pequeños de Pr

368.75 33 0.0437 0.7728 0.8165 220.55 647.1 3.7 x 10-3 0.5693

367.85 20 0.0265 0.7728 0.7993 220.55 647.1 3.6 x 10-3 0.5685

MÉTODO LEE-KESLER

Pr Tr Φ0 Φ1 ω Fugacidad (bar)

3.71 x10-3 0.5694 1.0808 1.1250 0.345 0.9220

3.7 x 10-3 0.5693 1.114 1.125 0.345 0.942

3.6 x 10-3 0.5685 1.0999 1.1286 0.345 0.9021

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD

Pr Tr Z0 Z1 ω Fugacidad (bar)

3.71 x10-3 0.5694 1.1350 -0.0308 0.345 0.4084

3.7 x 10-3 0.5693 1.1352 -0.0307 0.345 0.4063

3.6 x 10-3 0.5685 1.1371 -0.0310 0.345 0.3928

ECUACIÓN DE VIRIAL

Pr Tr β0 β1 ω Fugacidad (bar)

3.71 x10-3 0.5694 -0.9561 -1.6924 0.345 0.8109

3.7 x 10-3 0.5693 -0.9583 -1.6937 0.345 0.808

3.6 x 10-3 0.5685 -0.9537 -1.7095 0.345 0.7914

ETANOLMÉTODO GRÁFICO

T(K) h (mmHg)

Pman (bar)

Patm (bar)

Pabs (bar)

Pc (bar)

Tc (K) Pr Tr Fugacidad (bar)

347.75 40 0.0530 0.7728 0.8258 61.48 513.9 0.0134 0.6767 No existe gráfica con valores muy pequeños de Pr

347.35 35 0.0465 0.7728 0.8193 61.48 513.9 0.0101 0.6759

346.65 25 0.0331 0.7728 0.8059 61.48 513.9 0.0131 0.7456

MÉTODO LEE-KESLER

Pr Tr Φ0 Φ1 ω Fugacidad (bar)

0.0134 0.6767 0.9862 0.9848 0.645 0.8064

0.0101 0.6759 0.9895 0.9883 0.645 0.8063

0.0131 0.7456 0.9903 0.9909 0.645 0.7934

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD

Pr Tr Z0 Z1 ω Fugacidad (bar)

0.0134 0.6767 0.9855 -0.0157 0.345 0.9183

0.0101 0.6759 0.9891 -0.0115 0.345 0.8912

0.0131 0.7456 0.9895 -0.00867 0.345 0.8545

ECUACIÓN DE VIRIAL

Pr Tr β0 β1 ω Fugacidad (bar)

0.0134 0.6767 -0.9561 -1.6924 0.345 0.8148

0.0101 0.6759 -0.7087 -0.8773 0.345 0.7209

0.0131 0.7456 -0.5920 -0.4562 0.345 0.7934

CUESTIONARIO

1. Defina temperatura crítica y presión crítica.

La presión crítica es la presión mas alta de una sustancia pura donde puede existir como liquido en equilibrio con su gas, esta se realiza a la temperatura critica. Es la mínima presión que debe ejercer para licuar un gas a temperatura crítica.La temperatura crítica es la temperatura límite por arriba de la cual la fase gaseosa no se puede licuar, independientemente de la magnitud de la presión que se aplique. Ésta es también la temperatura más alta a la cual una sustancia puede existir en forma líquida. Dicho de otro modo, por arriba de la temperatura crítica no hay una distinción fundamental entre un líquido y un gas: simplemente se tiene un fluido.

2. Describa otro método para calcular Fugacidad:

3. Con los datos obtenidos en el punto 3, calcular la fugacidad para cada una de las sustancias problemas, por 5 metodos diferentes.

Realizado en sección de cálculos.

CONCLUSIONES

Con los datos obtenidos experimentalmente se determinó la fugacidad por 4 métodos diferentes, que fueron: Método gráfico, Método de Lee-Kesler, Factor de Compresibilidad y Ecuación de Virial.Tanto en el sistema del agua como en el del etanol, el método gráfico se descarto, ya que no hay graficas para calcular el coeficiente de fugacidad con presiones reducidas del orden de 10-3 .

De acuerdo con los datos obtenidos para el sistema del etanol, el método de Lee-Kesler y la ecuación de Virial, son los métodos que nos dan una idea más acertada de la fugacidad del agua, ya que sus resultados son similares. La fugacidad calculada por el factor de compresibilidad se descarta pues se desvía mucho de los otros resultados.

Para el sistema del agua, las fugacidades obtenidas por los tres métodos difieren considerablemente, aunque los datos obtenidos por el método de Lee-Kesler y por la ecuación de Virial son más parecidos.

Con esto se puede concluir que los métodos más confiables son los de, Lee-Kesler y la ecuación de Virial. El método por factor de compresibilidad no es tan confiable pues en ambos casos sus resultados se desviaron considerablemente de los obtenidos por los otros métodos, esto se puede ser consecuencia de que la integral utilizada en este método no está del todo definida.

ANEXOS.