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• Alex Solis

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Departamento de Ingeniería Química Industrial

Lab. de Termodinámica del Equilibrio de Fases

Equilibrio liquido-vapor de un sistema que obedece la ley de Raoult (Práctica 3)

Eva López Mérida

2IM23

PRÁCTICA 3 Equilibrio liquido-vapor de un sistema que obedece la ley de Raoult

Objetivos   

Observar el comportamiento de un sistema binario. Construir los diagramas de temperatura y composición del líquido y del vapor. Comparar con los datos de temperatura y composición obtenidas con la ley de Raoult.

Introducción En una disolución ideal líquido-vapor con n componentes la presión de vapor de cada componente es proporcional a la fracción molar de ese componente en líquido siendo la constante de proporcionalidad la presión de vapor en estado puro. Demostración Un sistema termodinámico formado por 2 fases (líquido, vapor) con “n” componentes (fluidos ideales) (disolución ideal)en equilibrio termodinámico, debido al equilibrio termodinámico los potenciales químicos de cada componente en líquido es igual a su potencial químico en vapor debido al teorema de Gibbs. Potencial químico para el líquido (se ha supuesto que es ideal):

Potencial químico para el gas ideal :

Igualando cada uno de los potenciales se obtiene:

Este último paso es quizás el que más cueste de entender así que voy a explicarlo, para una temperatura y presión dadas ese termino es constante, ahora supongamos que el componente esta solo, es decir que esta en estado puro en ese caso y teniendo esto en cuenta ya se obtiene fácilmente. Si consideramos la mezcla a P y T constante de dos líquidos A y B, en cantidades nA y nB, esta se producirá cuando G disminuya, es decir cuando la energía libre de la mezcla sea menor que la energía libre de los dos componentes puros. Así si definimos la energía libre de mezcla ΔG mezcla como el cambio en la energía libre del sistema al llevar a cabo el proceso de mezclar ambos líquidos: , y por mol de mezcla: , que debe ser < 0 para que el proceso tenga lugar. La ΔG mezcla, a T y P constantes, puede variar con la composición del sistema (con la fracción molar de sus componentes), según se representa esquemáticamente en la figura:

En (a) la ΔG mezcla es negativa en todo el rango de composición, por lo que ambos líquidos son totalmente miscibles a la presión y temperatura implicadas.  En (b) ΔG mezcla >0, por lo que ambos líquidos son inmiscibles, a la P y T de trabajo  En (c) se representa una situación más compleja. ΔG mezcla 0, luego ΔG