Clase 3 Y 4- Unidad 2 - Gases Reales

Unidad 2: Gases Reales Desviaciones del Gas Ideal Gases Reales Fisicoquímica I (PQ221-A) Facultad de Ingeniería de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica Universidad Nacional de Ingeniería

Desviaciones de los gases ideales 𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇

(Presiones bajas y altas temperaturas)

𝑃𝑉 = 𝑧𝑛𝑅𝑇

(Cualquier condición)

𝑍=

𝑃𝑉 𝑛𝑅𝑇

=

ഥ 𝑃𝑉 𝑅𝑇

z: Factor de compresibilidad

Desviaciones del Gas ideal

Factor de compresibilidad

𝑍=

𝑃𝑉 𝑛𝑅𝑇

=

ഥ 𝑃𝑉 𝑅𝑇

𝑧: 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑

Factor de compresibilidad El factor de compresibilidad o factor de compresión, Z, de un gas es el cociente entre su volumen molar medido y el volumen molar de un gas ideal. A la misma presión y temperatura.

Z=

ഥ 𝑉 𝑉0

• Cuando P->0 : Z=1 • Cuando P aumenta: z<1 Son mas fáciles de comprimir Menor volumen que un gas ideal

Comportamiento de Gas Ideal

(fuerzas atractivas)

• Cuando P aumenta drásticamente (Altas presiones): z>1 Son mas difíciles de comprimir Mayor volumen que un gas ideal

Coeficiente virial • Para mayores volúmenes molares y altas temperaturas 𝑃𝑉𝑚 = 𝑅𝑇(1 + β′ 𝑝 + 𝐶 ′ 𝑝2 + … )

𝑃𝑉𝑚 = 𝑅𝑇 (1 +

𝐵 𝑉𝑚

+

𝐶 + 𝑉𝑚 2

…)

Ecuación de Estado Virial

Condensación Al comprimir un gas, aumenta la presión Al comprimir un gas, la presión no aumenta si es que el gas se condensa.

Caso: CO2

El estado critico El punto critico es un punto en la cual ya no se puede condensar gas por encima de esa temperatura, presión o volumen

Algunos estados criticos

La Ecuación de Van der Walls 𝑛𝑅𝑇 𝑛 2 𝑃= − 𝑎( ) 𝑉 − 𝑛𝑏 𝑉 𝑛𝑅𝑇 𝑎 2 𝑃= −( ) 𝑉𝑚 − 𝑛𝑏 𝑉𝑚

Ecuación de Estado de Van der Walls

J.D. van der Waals 1873

Excelente construcción de Modelo

a y b: Coeficientes de Van der Walls

Dato tabulados para diferentes sustancias

Resumen de ecuaciones de estado

Principios de estados correspondientes 𝑃 = 𝑃𝑟 𝑃𝑐 𝑉𝑚 = 𝑉𝑟 𝑉𝐶 𝑇 = 𝑇𝑟 𝑇𝐶

𝑅𝑇𝑟 𝑇𝑐 𝑎 𝑃𝑟 𝑃𝑐 = − 2 2 𝑉𝑟 𝑉𝑐 − 𝑏 𝑉𝑟 𝑉𝑐 Expresando en termino de a y b, además reorganizando: 𝟖𝑻𝒓 𝟑 𝐏𝐫 = − 𝟐 𝟑𝑽𝒓 − 𝟏 𝑽𝒓

Referencias Bibliográficas • Química Fisca, Atkins de Paula • Fisicoquímica, R. Chang