IIQ-00-205 TERMODINÁMICA DEL EQUILIBRIO

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FUGACIDAD Y COEFICIENTES DE FUGACIDAD

Competencia: Evaluar propiedades termodinámicas de sistemas multicomponentes.

Unidad 2. Propiedades termodinámicas de sistemas multicomponentes. Instrucciones: Leer con detenimiento la siguiente información, de tal forma que entiendas qué representa cada ecuación escrita.

1. Fugacidad y Coeficiente de fugacidad: Especies puras El coeficiente de fugacidad se define como:

Donde:

= coeficiente de fugacidad de la especie i = fugacidad de la especie i

P = presión del sistema

2. Cálculo de la fugacidad de un líquido puro La fugacidad de un líquido puro se calcula utilizando la siguiente ecuación.

donde:

es la fugacidad de la especie i puro en fase liquida. es el coeficiente de fugacidad de la especie i es la presión de saturación de la especie i

es el volumen molar de la especie i en fase líquida, generalmente se utiliza el volumen saturado.

es la presión del sistema T es la temperatura del sistema R la constante de los gases Nota: Esta ecuación se utiliza para sistemas líquidos cuyo valor de presión es mayor al valor de la presión atmosférica.

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3. Cálculo del coeficiente de fugacidad utilizando correlaciones generalizadas –Correlaciones de Pitzer-

Para calcular el coeficiente de fugacidad de una especie pura en fase líquida utilizamos:

ϕ 1

Donde: ω es el factor acéntrico

es la presión reducida del sistema, 1 y son funciones del factor de compresibilidad de la sustancia analizada en

función del segundo coeficiente virial de acuerdo a Pitzer. [Smith & Van Ness. Capítulo 3.] Un forma alternativa de escribir la ecuación:

donde:

1

y,

De la teoría del cálculo del segundo coeficiente virial de Pitzer, se tiene:

1

0.0830.422

.

0.1390.172

.

Donde: y representan la presión y temperatura reducidas del sistema.

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4. Cálculo del volumen molar del líquido a condiciones de saturación

Para calcular el volumen del líquido saturado se puede utilizar la correlación propuesta por Rackett:

5. Problema de ejemplo: Calcular la fugacidad del vapor de 1-buteno a 120°C y 34 bar. La presión de vapor del 1-buteno es 25.83 bar. Datos:

Masa molar

ω Tc/K Pc/bar Zc Vc/cm3mol-1

1-buteno 56.108 0.191 420.0 40.43 0.277 239.3

Referencia: Smith & Van Ness (2007). Introducción a la termodinámica en Ingeniería Química. Séptima Edición. Mc Graw Hill. México. Capítulo 11.