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• Jookssan Fiigueroa

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El sistema binario benceno-etilbenceno se ajusta con la ley de Raoult. Suponiendo esta validez se preparo un diagrama P-x-y para una temperatura de 90 °C. 1. Primeramente obtenga los coeficientes de Antoine: benceno(1)-etilbenceno(2)

SUSTANCIA BENCENO ETILBENCENO

A 13.7819 13.9726

B 2726.81 3259.93

1

C 217.572 212.300

2. Una vez obtenidos los coeficientes de Antoine se procede a calcular las presiones de saturación para cada componente de la mezcla binaria a una temperatura de 90°C: 

(

)



(

)



(

)

3. Como lo que se está requiriendo son cálculos de BUBL P. La base para este sistema binario ( ). Y conociendo las presiones de saturación P1 es la ecuación y P2 de saturación se puede proceder a calcular la presión del sistema así como los valores de y1. Para esto considere el siguiente cálculo a manera de ejemplo: 1) Considere una fracción x1=0.35.

a

2) Sabiendo que

3)

(

(

)(

))

4) Ahora se calculará la fracción y1 con la siguiente fórmula:

5) Dichos resultados significan que a 90°C una mezcla liquida de 30% mol de benceno y 70% mol de etilbenceno se halla en equilibrio con un vapor que contiene 71.35% mol de benceno a una presión de 59.282 Kpa. Los resultados de los cálculos a 90°C se tabulan en la siguiente tabla:

x1

P/kPa

y1

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 0.85 0.9 0.95 1

24.26 30.097 35.934 41.771 47.608 53.445 59.282 65.119 70.956 76.793 82.63 88.467 94.304 100.141 105.978 111.815 117.652 123.489 129.326 135.163 141

0 0.2342 0.3923 0.5063 0.5923 0.6595 0.7135 0.7578 0.7948 0.8262 0.8532 0.8765 0.8971 0.9152 0.9313 0.9457 0.9587 0.9705 0.9812 0.991 1

Y la grafica generada con estos resultados se aprecia en el diagrama P-x1-y1 de la figura 1. Esta figura es un diagrama de fase sobre el que la línea recta marcada como P-x1 representa estados de líquido saturado; la región de líquido subenfriado se ubica arriba de esta línea. La curva marcada P-y1 denota estados de vapor saturado, mientras que la región de vapor sobrecalentado se encuentra debajo de esta curva. Los puntos que se hallan entre las líneas de líquido saturado y de vapor saturado se sitúan en la región de dos fases, donde el líquido y el vapor saturados coexisten en equilibrio. Las líneas P-x1 y P-y1 coinciden en los bordes del diagrama, donde el liquido y el vapor saturados coexisten a las presiones de vapor de

Diagrama P-x-y para benceno(1)-etilbenceno(2) a 90 °C obtenido por la ley de Raoult. 160 140 120

P/kPa

100

c'

80 60 40

c

20 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

x1, y1

Suponga que se quiere conocer la composición en algún punto c de la grafica. La composición del vapor en ese punto

c es y1=0.8, pero la composición del liquido al punto c’ y la presión se

debe leer de la grafica o calcular. Este es un cálculo de DEW P, y se obtiene mediante la ecuación:

Para y1=0.8 y t=90°C:

Y por la ecuación:

Se obtiene:

(

)(

)

Esta es la composición de la fase liquida en el punto c’. Se sugiere observar la grafica para corroborar el resultado.

Segunda parte (calculo de Cuando se fija la presión P, la temperatura varía junto con x1 y y1. Para una presión dada, el intervalo de temperatura se limita por las temperaturas de saturación , las temperaturas en las cuales las especies puras ejercen presiones de vapor iguales a P. Para el sistema que se está manejando dichas temperaturas se calculan a partir de las ecuaciones de Antoine:

1) Se procede a calcular las presiones de saturación para cada componente de la mezcla benceno(1)-etilbenceno(2)

2) Para P=90 Kpa y . la manera de realizar el diagrama t-x1-y1 es seleccionando valores de t entre las dos temperaturas, ) para estas temperaturas, y evaluar x1 mediante la ecuación calcular ( (A), escrita como:

3) Por ejemplo para obtener, a 112.20 4) Para obtener la presiones de saturación 1 y 2 use la ecuación de Antoine sustituyendo el valor de la temperatura de :

(

)

5) A manera de ejemplo, suponga que t=97.20°C, ,y