Download - Reporte 2 Estudio Termodinámico.corrección
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Universidad Autnoma de Nuevo Len
Facultad de Ciencias Qumicas
Ingeniera qumica
Diseo de procesos I
Estudio Termodinmico
Produccin de Tolueno a partir de Metilciclohexano
Equipo # 1
San Nicols de los Garza, Nuevo Len a viernes 30 de noviembre de 2012
Acosta Nez Jonathan Israel 1431813
Alejo Cisneros Mauro 1329355
lvarez Castillo Patricio Antonio 1375701
Badillo Lozano Julio Csar 1439337
De Luna Guardiola Jorge Adrin 1385441
Daz vila Michelle 1420888
Dzul Bautista Jennifer Janeth Rosala 1429897
Garza Lpez Jonhatan 1381292
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ndice
I. OBJETIVO ............................................................................................................................... 3
II. INTRODUCCIN ...................................................................................................................... 3
III. CONTENIDO ....................................................................................................................... 3
CAPACIDAD CALORFICA ........................................................................................................ 4
3.2 ENTALPA ............................................................................................................................. 5
3.3 ENERGA INTERNA ................................................................................................................ 7
3.4 ENTROPA............................................................................................................................. 8
3.5 ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ ............................................................................................ 9
3.6 ENERGA LIBRE DE GIBBS ...................................................................................................... 9
3.7 CONSTANTE DE EQUILIBRIO ................................................................................................. 9
IV. RESULTADOS ................................................................................................................ 10
4.1 CAPACIDAD CALORFICA, Cp .............................................................................................. 10
ENTALPA, H ....................................................................................................................... 10
ENERGA INTERNA, U .......................................................................................................... 11
ENTROPA, S ....................................................................................................................... 11
ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ, A ...................................................................................... 12
ENERGA LIBRE DE GIBBS, G ................................................................................................ 12
Constante de equilibrio, Keq ................................................................................................ 13
V. CONCLUSIONES ................................................................................................................ 13
5.1 CAPACIDAD CALORFICA ..................................................................................................... 13
5.2 ENTALPA ........................................................................................................................... 13
5.3 ENERGA INTERNA .............................................................................................................. 13
5.4 ENTROPA........................................................................................................................... 13
5.5 ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ .......................................................................................... 14
5.6 ENERGA LIBRE DE GIBBS .................................................................................................... 14
5.7 CONSTANTE DE EQUILIBRIO ............................................................................................... 14
VI. RECOMENDACIONES..................................................................................................... 14
6.1 CAPACIDAD CALORFICA ..................................................................................................... 14
6.2 ENTALPA ........................................................................................................................... 14
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6.3 ENERGA INTERNA .............................................................................................................. 14
6.4 ENTROPA........................................................................................................................... 14
6.5 ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ .......................................................................................... 14
6.6 ENERGA LIBRE DE GIBBS .................................................................................................... 15
6.7 CONSTANTE DE EQUILIBRIO ............................................................................................... 15
VII. BIBLIOGRAFA ............................................................................................................... 15
VIII. ANEXOS ........................................................................................................................ 16
ANEXO 1.Determinacion experimental de DU y DH en las reacciones quimicas ....................... 16
ANEXO 2.Diseo, simulacion, optimizacion y control de produccion de tolueno mediante
ASPEN HYSYS ........................................................................................................................... 16
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I.- OBJETIVO El estudio tiene como objetivo demostrar mediante la termodinmica la factibilidad de la
produccin de tolueno, calculando distintas propiedades termodinmicas conocidas, esto para
integrarlo al proyecto de una planta industrial productora de tolueno. Tambin se pretende
establecer los lmites los lmites de operacin (presin y temperatura) y con todo esto fomentar el
trabajo en quipo.
II.- INTRODUCCIN Se define la Termodinmica como la rama de la Ciencia que describe el comportamiento de la
materia y la transformacin entre las diferentes formas de energa a escala macroscpica. En un
sentido ms amplio, esta ciencia estudia el calor, el trabajo, la energa y los cambios que provocan
en los estados de los sistemas.
La Termodinmica es una ciencia fundamental que est basada en leyes de aplicacin universal, y
desde hace mucho ha sido parte esencial de los procesos industriales.
Un Estudio Termodinmico se desarrolla para conocer las propiedades macroscpicas como
presin, temperatura, volumen y las relaciones que existen entre stas al incluirlas en los deltas de
energa que se producen en una reaccin o reacciones.
En el presente reporte se muestran todas las propiedades termodinmicas que se involucran en la
produccin de tolueno, entre estas propiedades se encuentran: la energa interna (U), entalpia
(H), entropa (S), capacidad calorfica (Cp), energa libre de Gibss (G), energa libre de
Helmholtz (A), y constante de equilibrio termodinmica (K), as como las variables de estado:
presin, volumen y temperatura. Todo esto ser para verificar el intervalo ptimo de operacin.
III.- CONTENIDO El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinmicas son las leyes de la
termodinmica, que postulan que la energa puede ser intercambiada entre sistemas en forma de
calor o trabajo. Estas leyes no tienen demostracin en sentido matemtico; su validez estriba en la
ausencia de experiencias contradictorias. As, la termodinmica comparte con la mecnica y el
electromagnetismo la base sobre la que se sustentan las leyes bsicas.
Estas leyes conducen, mediante la deduccin matemtica, a un sistema de ecuaciones que
encuentran aplicacin en todas las ramas de la ciencia y de la ingeniera.
La aplicacin de la termodinmica a cualquier problema real comienza con la identificacin de un
cuerpo particular de materia como foco de atencin. El estado termodinmico de ste se define
en trminos de las propiedades macroscpicas medibles. Estas propiedades dependen de las
dimensiones fundamentales utilizadas en ciencia, de las cuales la longitud, el tiempo, la masa, la
temperatura y la cantidad de sustancia son las de mayor inters.
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3.1 CAPACIDAD CALORFICA, CP La capacidad calorfica es una propiedad dependiente del material y est definida mediante la
relacin:
Es una cantidad extensiva. El valor de la capacidad calorfica depende de las condiciones
experimentales bajo cuales se determinan. Las condiciones ms comunes son volumen constante
o presin constante, para las cuales la capacidad calorfica se denota CV y CP, respectivamente.
Normalmente estn tabuladas en referencias estndar como el Manual de Perry4. Pueden
expresarse en cualquier tipo de unidades de energa, por cantidad unitarias, por unidad de
intervalo de temperatura.
Las capacidades calorficas son funciones de la temperatura y con frecuencia se expresan en forma
de polinomio, dependiendo de la fuente que presente las constantes.
Existen algunas relaciones entre CV y CP, aqu algunos casos:
Lquidos y slidos:
Gases ideales:
Gases monoatmicos:
Gases biatmicos:
Gases poli atmicos:
Utilizando la Ley de Kirchhoff para el clculo de CP de una reaccin:
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Para nuestro proyecto de produccin de tolueno se utilizaron ciertos datos reportados a
continuacin5:
R = 0.0083143 kJ/mol K
Tabla 1. Capacidades calorficas de los compuestos involucrados en la reaccin5
a0 a1 a2 a3 a4 Rango T (K)
Metilciclohexano 3.148 0.018438 0.00013624 -1.8793E-07 7.364E-11 50-1000
Tolueno 3.866 0.003558 0.00013356 -1.8659E-07 7.69E-11 50-1000
Hidrgeno 2.883 0.003681 -0.00000772 6.92E-09 -2.13E-12 50-1000
Cp 3.601 -0.011199 -0.0000104 8.26E-09 1.13E-12
*Todos los compuestos en fase gas.
3.2 ENTALPA Es una magnitud termodinmica, simbolizada con la letra H, cuya variacin expresa una medida de
la cantidad de energa absorbida o cedida por un sistema termodinmico, o sea, la cantidad de
energa que un sistema puede intercambiar con su entorno.
La variacin de entalpa se define mediante la siguiente ecuacin:
H es la variacin de entalpa.
H final es la entalpa final del sistema. En una reaccin qumica, H final es la entalpa de los
productos.
H inicial es la entalpa inicial del sistema. En una reaccin qumica, H inicial es la entalpa de los
reactivos.
La mayor utilidad de la entalpa se obtiene para analizar reacciones que incrementan el volumen
del sistema cuando la presin se mantiene constante por contacto con el entorno, provocando
que se realice un trabajo mecnico sobre el entorno y una prdida de energa. E inversamente en
reacciones que causan una reduccin en el volumen debido a que el entorno realiza un trabajo
sobre el sistema y se produce un incremento en la energa interna del sistema.
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En sistemas abiertos, la entalpia se presenta:
Donde H es la entalpia, U la energa interna, P y V es la presin y volumen del sistema,
respectivamente.
El cambio de entalpa se considera equivalente al calor involucrado en una transformacin
efectuada a presin y temperatura constantes.
La entalpa de formacin o calor estndar de (Hf(T)) de un compuesto es la energa necesaria
para formar un mol de dicho compuesto a partir sus elementos, medida, normalmente, en unas
condiciones de referencia estndar, 1 atm de presin y una temperatura de 298 K (25 C). En una
reaccin:
Tabla 2. Entalpas de formacin de los compuestos involucrados en la reaccin5
Metilciclohexano -154.70
Tolueno 50.17
Hidrgeno 0
El calor de reaccin o entalpia de reaccin, Hr es el cambio de entalpa para un proceso en el
cual las cantidades estequiomtricas de reactivos a temperatura T y presin P reaccionan en su
totalidad en una reaccin nica, para formar productos a las mismas temperatura y presin.
Con las ecuaciones anteriores y datos de bibliografas reportados en la seccin de capacidades
calorficas, se calculan los deltas de entalpia a diferentes temperaturas para observar su
comportamiento a diferentes condiciones.
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3.3 ENERGA INTERNA Existe una forma de energa conocida como energa interna U, que es un propiedad intrnseca del
sistema y que se relacin mediante una funcin con las coordenadas mensurables que
caracterizan a dicho sistema.
Cuando el sistema es una sustancia homognea de composicin constante, la regla de la fase
indica que al fijar los valores de dos propiedades intensivas se establece su estado. Por tanto, la
energa interna molar o especfica de una sustancia se puede expresar como una funcin de las
otras dos variables de estado. Estas se seleccionan en forma arbitraria como temperatura y
volumen molar o especifica:
La capacidad calorfica tambin se puede definir como:
De donde:
Existe la posibilidad de que el trmino final sea igual a cero bajo dos circunstancias:
Para cualquier proceso a volumen constante, sin importar la sustancia.
Siempre que la energa interna sea independiente del volumen, sin considerar el proceso.
Esto es cierto para gases ideales y fluidos incompresibles, y aproximadamente verdadero
para gases a baja presin.
En cualquier caso,
Y
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Adicionalmente, la diferencia entre y est dada por P , donde P es constante. Suponiendo que los gases son ideales se puede llegar a la siguiente expresin para calcular a partir de y viceversa:
Donde es la diferencia entre el nmero de moles de productos y reactivos gaseosos.
3.4 ENTROPA Es la magnitud fsica que mide la parte de la energa que no puede utilizarse para producir trabajo.
Es una funcin de estado de carcter extensivo y su valor, en un sistema aislado, crece en el
transcurso de un proceso que se d de forma natural. La entropa describe lo irreversible de los
sistemas termodinmicos.
La dependencia de la temperatura del cambio de entropa estndar de reaccin se desarrolla
similarmente. Para la entropa en el estado estndar de la especie i a la presin del estado
estndar P constante:
Si se multiplica por vi y se suma sobre todas las especies, y recurriendo a la definicin de un
cambio de una propiedad estndar de reaccin, se obtiene:
Al integrar se obtiene:
Donde S y S0 son los cambios de la entropa estndar de reaccin a temperatura T y a la
temperatura de referencia T0, respectivamente y en este caso la temperatura de referencia es de
298.15 K.
Tabla 3. Entropas absolutas para los compuestos involucrados en la reaccin6
Metilciclohexano 343.3
Tolueno 320.7
Hidrgeno 130.68
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La segunda ley de la termodinmica afirma que en cualquier proceso sigue su curso en una
direccin tal que el cambio en la entropa total asociado con ste, es positivo; el valor lmite de
cero se alcanza nicamente para un proceso reversible. No es posible un proceso para el cual la
entropa total disminuya.
3.5 ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ La energa libre de Helmholtz no depende del proceso sufrido sino del estado final e inicial del sistema. Se usa para ver que procesos son espontneos en condiciones de temperatura y volumen constantes. Para cambios macroscpicos de a V y T constantes en los que no es posible trabajo de no expansin, la condicin de espontaneidad es A < 0, donde:
Con esta ecuacin se calcula la energa de Helmholtz.
3.6 ENERGA LIBRE DE GIBBS La energa de Gibbs establece el criterio de espontaneidad para una reaccin en un sistema cuyos
estados, inicial y final, tienen los mismos valores de presin y temperatura.
La condicin de espontaneidad es de G < 0 donde:
3.7 CONSTANTE DE EQUILIBRIO Constante de equilibrio, constante que equivale al producto de las concentraciones de las
sustancias formadas en una reaccin qumica reversible en la que se ha alcanzado el equilibrio,
dividido entre el producto de las concentraciones de las sustancias que reaccionan, elevada cada
una a un exponente igual al coeficiente que precede a su respectiva frmula en la ecuacin
qumica ajustada.
La constante de equilibrio se relaciona con la energa libre de Gibbs con la siguiente expresin:
Donde la temperatura , es a la cual se calcul el .
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IV.RESULTADOS Los siguientes grficos, muestran el comportamiento del cambio de las propiedades estudiadas en
funcin de la temperatura, en un rango de 374 a los 1000 K a 1 atm de presin.
4.1 Capacidad calorfica, CP
Grfico-1. Cambio de la capacidad calorfica en la reaccin respecto a la temperatura.
4.2 Entalpa, H
Grfico-2. Cambio de entalpa en la reaccin respecto a la temperatura.
-0.02
-0.01
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
374 474 574 674 774 874 974
C
p (
kJ/K
)
T (K)
207
209
211
213
215
217
219
374 474 574 674 774 874 974
H
(kJ)
T (K)
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4.3 Energa interna, U
Grfico-3. Cambio de energa interna en la reaccin respecto a la temperatura.
4.4 Entropa, S
Grfico-4. Cambio de entropa en la reaccin en funcin de la temperatura.
188
190
192
194
196
198
200
202
374 474 574 674 774 874 974
U
(kJ)
T (K)
0.375
0.38
0.385
0.39
0.395
0.4
374 474 574 674 774 874 974
S
(kJ/
K)
T (K)
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4.5 Energa libre de Helmholtz, A
Grfico-5. Cambio en la energa de Helmholtz de reaccin con la temperatura.
4.6 Energa libre de Gibbs, G
Grfico-6. Cambio de la energa de Gibbs de la reaccin con la temperatura.
-206
-156
-106
-56
-6
44
94
374 474 574 674 774 874 974
A
(kJ)
T (K)
-271
-221
-171
-121
-71
-21
29
79
374 474 574 674 774 874 974
G
(kJ)
T (K)
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4.7Constante de equilibrio, Keq
Grfico-7. Constante de equilibrio como funcin de la temperatura.
V. CONCLUSIONES
5.1 CAPACIDAD CALORFICA
El grfico 1 del CP se puede observar que los valores son positivos en la mayora del rango de
temperaturas seleccionado por lo que se puede decir que en esa seccin que los productos tienen
mayor capacidad de retener calor que el reactivo concluyendo que la reaccin es endotrmica, sin
embargo, hay un punto en el que se hace negativo este valor por lo que la reaccin a partir de ese
punto ya no es endotrmica.
5.2 ENTALPA
La entalpa es positiva indicando que el sistema absorber energa y aumenta conforme se
aumenta la temperatura, lo cual es congruente con lo que se concluy que la reaccin es
endotrmica.
5.3 ENERGA INTERNA
Se refiere a la energa de las molculas internas de un componente. Al igual que en el caso de la
entalpa, en un rango de temperatura aumenta y despus llega un punto en el que comienza a
disminuir (grfico 3).
5.4 ENTROPA
Se observa del grfico 4 que el valor obtenido para el rango de temperatura definido es positivo, y
va en aumento con el incremento de la temperatura al igual que la energa interna y la entalpa,
hasta un punto en el cual empieza a disminuir, los valores positivos nos indican que se trata de una
reaccin espontnea.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
374 474 574 674 774 874 974
Ke
q
T (K)
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5.5 ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ
Se usa para analizar que procesos son espontneos en condiciones de temperatura y volumen
constantes. El criterio de espontaneidad es cuando este valor es menor a 0, en el grfico 5
podemos observar que se alcanzan valores negativos a partir de una temperatura de
aproximadamente 520 K (247 C).el trabajo realizado por el sistema es el negativo de la variacin
de esta energa, se encuentra el trabajo mximo ideal.
5.6 ENERGA LIBRE DE GIBBS
La factibilidad del proceso queda determinada por la energa libre de Gibbs, en el grfico 6 se
aprecia que el proceso se puede llevar a cabo espontneamente a temperaturas superiores a 550
K (277 C) aproximadamente, ya que es donde el valor de la energa de Gibbs es menor a cero.
5.7 CONSTANTE DE EQUILIBRIO
Para temperaturas mayores a 560 K (287 C) aproximadamente la Keq comienza a elevarse
abruptamente por lo que se concluye que temperaturas superiores a 560 K favorecen a los
productos de la reaccin (grfico 7).
VI. RECOMENDACIONES
6.1 CAPACIDAD CALORFICA
Se recomienda tener muy en cuenta el valor del CP controlando temperatura para que no se salga
de un valor ptimo para la reaccin endotrmica. Este valor ptimo de temperatura por lo visto en
los grficos puede estar entre 550 680 K (277 407 C) aproximadamente.
6.2 ENTALPA
Al igual que con la capacidad calorfica, controlar la temperatura a la cual se trabaja para que la
cantidad absorbida por el sistema sea la ptima.
6.3 ENERGA INTERNA
Al igual que la entalpa puesto que su comportamiento es muy similar.
6.4 ENTROPA El valor de la entropa no vara considerablemente en el rango de temperatura seleccionado y es
positivo en todo el rango, sin embargo, el valor ptimo de temperatura se sigue viendo en el
grfico, puesto que en este rango de 550 680 K es prcticamente en donde alcanza su mximo
valor para despus empezar a disminuir muy lentamente.
6.5ENERGA LIBRE DE HELMHOLTZ Se recomienda escoger una temperatura donde el valor de la energa de Helmholtz se minimice
para aprovechar todo el trabajo posible para el proceso, esto es cualquier temperatura por encima
de los 520 K aproximadamente.
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6.6 ENERGA LIBRE DE GIBBS Al igual que en la energa libre de Helmholtz, para que se establezca el criterio de espontaneidad
se tiene que operar a temperaturas por encima de los 550 K aproximadamente, segn el grfico 6.
6.7 CONSTANTE DE EQUILIBRIO Se observ que a temperaturas mayores a 560 K la constante de equilibrio, K, aumenta
rpidamente por lo que se recomienda tener cuidado en no utilizar una temperatura muy elevada.
VII. BIBLIOGRAFA 1.- Fisicoqumica, Gilbert W. Castellan, Pearson Addison Wesley, 2da edicin, 1998., ISBN: 9684443161, pg.: 182-211 temas consultados: propiedades de la entropa y tercera ley de la termodinmica capitulo 9
2.- Fisicoqumica, Ira N. Levine, McGraw Hill, 5ta edicin, Espaa 2004., ISBN: 9706860118,
pg.:42, 92 Y 128 temas consultados: Termodinmica capitulo 1, primera ley de la termodinmica
capitulo 2, equilibrio material capitulo 4 y funciones termodinmicas normales de reaccin
capitulo 5
3.- Introduccin a la termodinmica en ingeniera qumica, Smith-Van Ness-Abbott, Mc Graw Hil,
sexta edicin, Mxico DF 2003., ISBN: 9701036476, Pag: 21-49, 171-195 Temas consultados:
primera ley y otros conceptos bsicos capitulo 2, la segunda ley de la termodinmica capitulo 5
5. The Properties of Gases and Liquids, John M. Prausnitz. Et al., McGraw Hill, 5ta edicin, ISBN:
0139777458, Capitulo: 1Pg.: 3-5, Temas consultados: Cps de compuestos
6. Langes Handbook of Chemistry, John A. Dean, McGraw Hill, 15 edicin, ISBN: 0-07-016384-7,
Cap: 9 Pag: 9-104 Temas consultados: valores de las entropas absolutas de los compuestos.
7. Fundamentos de Fisicoqumica, Maron y Prutton, Limusa Wiley, 1 edicin, ISBN: 968-18-0164-4, Pag: 143,171, 197, 237.Temas consultados: termoqumica Capitulo 4, Segunda y tercera ley de la termodinmica Capitulo 5, La energa libre y el equilibrio capitulo 6, equilibrio qumico Capitulo 7
8.- Introduccin a la fisicoqumica: Termodinmica, Thomas Engel-Philip Reid, Pearson-Addison
Wesley, 1 Edicin, ISBN: 970-26-0829-5, Pag: 63-75Temas consultados: Termoqumica capitulo 4
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VIII. ANEXOS
Anexo 1.-Determinacin experimental de U y H en las reacciones
qumicas
Para las reacciones qumicas, U y H se determinan, generalmente, a travs de experimentos. En
esta seccin discutimos como se llevan a cabo estos experimentos. Si alguno o todos los reactivos
o productos son voltiles, es necesario retener la mezcla de reaccin para la que queremos medir,
U y H. Un experimento tal se puede llevar a cabo en una bomba calorimtrica, mostrada
esquemticamente en la figura 1A. En una bomba calorimtrica, la reaccin tiene lugar a volumen
constante. El motivo de hacerlo as es que si dV = 0, , U = Qv, por tanto una medida del flujo de
calor proporciona una medida directa de U de reaccin. La utilizacin de la bomba calorimtrica
est restringida a las mezclas de reaccin que contengan gases, debido a que es impracticable
llevar a cabo reacciones qumicas a volumen constante en sistemas que consten nicamente de
lquidos y slidos.
La bomba calorimtrica es una buena ilustracin de como se puede definir el sistema y el medio
para simplificar el anlisis de un experimento. El sistema se define como el contenido de un vaso
presurizado de paredes gruesas de acero inoxidable, el mismo vaso presurizado y el bao de agua
interno. Dada esta definicin del sistema, el medio consiste en el contenedor que mantiene el
bao de agua interno, la parte exterior del bao y el resto del universo. El contenedor que encierra
al bao de agua interno est inmerso en un bao de agua externo cuya temperatura se mantiene
siempre a la temperatura del bao interno a travs de un calentador. Por tanto, no habr flujo de
calor entre el sistema y el medio, y q = 0. Como el experimento tiene lugar a volumen constante, w
= 0. Por tanto, , U = 0. Estas condiciones describen un sistema aislado de tamao finito que no
est acoplado al resto del universo. Solamente estamos interesados en una parte del sistema, a
saber, la mezcla de reaccin.
Los reactivos en el calormetro, el vaso del calormetro y el bao de agua interno, estn separados
por paredes diatrmicas rgidas y estn en equilibrio trmico. Los reactivos se convierten en
productos, la energa del bao de agua interno se modifica por el cambio de temperatura, T, y lo
mismo es cierto para el calormetro.
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Figura 1A.- Diagrama esquemtico de una bomba calorimtrica
En la figura 1A la muestra liquida o slida se sita en una cubeta suspendida en la bomba de acero
de paredes gruesas, que est llena de O2 gas. El vaso est inmerso en un bao de agua interno y su
temperatura est monitorizada. El contenedor diatrmico est inmerso en otro bao de agua
externo (no mostrado) cuya temperatura se mantiene al mismo valor que el bao interno
mediante un calentador. Haciendo esto, no hay intercambio de calor entre el bao de agua
interno y el resto del universo.
En la ecuacin anterior T es el cambio de temperatura del bao de agua interno. La masa de agua
del bao interno mH2O, su peso molecular, MH2O, su capacidad calorfica, CH2O,m , y la masa de
muestra, ms y su peso molecular Ms, son conocidos. Nuestro inters se centra en determinar U
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de reaccin, debe determinarse primeramente la capacidad calorfica del calormetro, CCalorimetro,
llevando a cabo una reaccin para la que se conozca Ureaccin, m.
Una vez que se ha determinado U se puede determinar H usando la siguiente ecuacin:
Para reacciones que solamente involucraran a slidos y lquidos, U >> (PV) y H sera
aproximadamente igual a U. Si alguno de los reactivos o productos son gases, se puede ignorar el
pequeo cambio de temperatura que se produce en el experimento del calormetro y (PV) =
(nRT) = nRT de modo que
Donde n es el cambio en el nmero de moles de gas en la reaccin global. Si la reaccin bajo
estudio no implica gases o lquidos altamente voltiles, no hay necesidad de operar bajo
condiciones de volumen constante. Es preferible llevar a cabo la reaccin a P constante, y Hreaccn
= Qp. Un vaso aislado mediante vacio por un tapn que ajusta fcilmente como se muestra en la
figura 2A es adecuado en muchos casos y se puede tratar con un sistema compuesto asilado. La
ecuacin 1A toma la siguiente forma para un calormetro a presin constante que trata de la
disolucin de una sal en agua:
Figura 2.- diagrama esquemtico de un calormetro a presin
constante, adecuado para medir la entalpia de disolucin de una
sal en una disolucin.
Ntese que en este caso el agua del vaso de reaccin que lo
rodea es parte de la mezcla de reaccin. Como (PV) es
despreciable para la disolucin de una sal en un disolvente
Udisolucin = Hdisolucin. Se debe agitar la disolucin para
asegurar que se alcanza el equilibrio antes de medir T.
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Anexo 2.-Diseo, simulacin, optimizacin y control de produccin de
tolueno mediante ASPEN HYSYS