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EQUILIBRIO DE FASES

Johana Daza Castro
by

Johana Fernanda Daza Castro

on 23 February 2013

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Transcript of EQUILIBRIO DE FASES

EQUILIBRIO DE FASES FASE: Parte de un sistema que puede tener la misma temperatura y la misma presión que las demás pero puede tienen otras variables intensivas que son diferentes.

Sistema Homogéneo: Las propiedades intensivas de una sustancia son constantes.
Sistema Heterogéneo: Formado por dos fases.

Las características de una sustancia se basan en la presión, temperatura y estado de agregación a la que se encuentran las mismas. EQUILIBRIO: Hace referencia a las características del sistema que no varían con el tiempo en particular su microestructura.

Si no hay conversión neta de una fase a la otra se dice que las dos fases están en equilibrio mutuo.

Los equilibrios de fase pueden ser líquido-vapor, líquido-líquido, líquido-sólido, vapor-vapor, vapor-sólido, vapor-líquido, sólido-sólido, sólido-líquido, sólido-vapor. El equilibrio de fases se alcanza cuando:
la velocidad de condensación = la velocidad de evaporación, esto hace que la conversión neta sea nula. Para que el sistema esté en equilibrio:
la presión del agua gaseosa = a la presión de vapor del líquido que está por debajo del gas. Estos cambios de estado necesitan cierto gasto de energía.
Para que un líquido se evapore debe suministrársele energía en forma de calor, de igual forma cuando el sistema se condensa se transfiere energía menor en forma de calor del sistema al entorno. Si se toma una muestra líquida y se coloca en un recipiente vacío, parte de ella se evaporará o en su proceso inverso el vapor pasará a un estado líquido mediante la condensación. Establecer relaciones cuantitativas entre las variables que describen el estado de equilibrio de dos o más fases homogéneas que intercambian libremente materia y energía.

Fase homogénea en equilibrio => cualquier región del espacio en donde las propiedades intensivas tienen el mismo valor en cualquier punto de la existencia de la fase.

Propiedad intensiva => Característica independiente de la masa, tamaño y forma de la fase. En el equilibrio de fases las más importantes son: temperatura, densidad, presión y composición. OBJETIVOS DEL EQUILIBRIO DE FASES A medida que se transfiere calor a una sustancia la temperatura se eleva un poco, el volumen específico aumenta ligeramente y la presión permanece constante, cuando la temperatura aumenta un poco más la transferencia adicional de calor provoca un cambio de fase, durante este proceso tanto la temperatura como la presión permanecen constantes, pero el volumen especifico aumenta. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES Potenciales
o fuerzas
impulsoras Procesos del equilibrio de fases PROCESOS DE EQUILIBRIO DE FASES Temperatura (T)
Presión (P)
Potencial químico Transferencia de calor
Desplazamiento de una interfase
Transferencia de masa Transferencia de calor entre dos fases de un sistema heterogéneo.
Desplazamiento de una interfase.
Transferencia de masa de cualquier componente del sistema a través de la interfase. Cambio de energía que experimentaría el sistema si fuera introducida en éste una partícula adicional. DESCRIPCIÓN DE LA TERMODINÁMICA DEL EQUILIBRIO DE FASES Sistema cerrado homogéneo: Interacciona con sus alrededores en forma de transferencia de calor, manteniendo constantes las propiedades internas del sistema.

Sistema abierto homogéneo: Intercambia materia y energía con sus alrededores. Características del equilibrio de fases El equilibrio en los sistemas moleculares es dinámico, y es consecuencia de la igualdad entre las velocidades de reacciones opuestas. Un sistema se mueve espontáneamente hacia un estado de equilibrio. La naturaleza y las propiedades de un estado de equilibrio son las mismas

Si la temperatura del líquido es menor que la temperatura presión saturada se llama líquido sobre enfriado.
Se llama líquido comprimido si la presión es mayor que la presión de saturación para la temperatura dada. La Temperatura de saturación designa la temperatura a la cual se lleva a cabo la evaporación a una presión dada. Esta presión se llama presión de saturación para la temperatura dada. Su relación se puede expresar mediante la curva representativa de presión de vapor.
Si una sustancia existe como líquido a temperatura y presión saturada se llama líquido saturado. Si una sustancia existe como vapor a la temperatura de saturación se llama vapor saturado.
Cuando el vapor está a una temperatura superior a la temperatura se saturación se llama vapor sobrecalentado. DIAGRAMA T-V DIAGRAMA P-T Estudia el comportamiento de los sistemas en equilibrio. Se obtienen graficando en función de variables como presión, temperatura y composición.

A partir de los diagramas de fase se puede obtener información como:

Conocer que fases están presentes a diferentes composiciones y temperaturas bajo condiciones de enfriamiento lento (equilibrio).
La solubilidad, en el estado sólido y en el equilibrio, de un elemento ( o compuesto) en otro.
Determinar la temperatura en la cual una aleación enfriada bajo condiciones de equilibrio comienza a solidificar y la temperatura a la cual ocurre la solidificación.
Conocer la temperatura a la cual comienzan a fundirse diferentes fases. DIAGRAMAS DE FASE APLICACIONES INDUSTRIALES
Es importante resaltar que la predicción del equilibrio de fases es la base fundamental del diseño de los principales equipos de separación en la industria de procesos.

Cromatógrafo de gases
Cromatógrafo de líquidos de alta resolución DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS INDUSTRIALMENTE El equilibrio de fases se presenta en la técnica por espacio de cabeza, la cual es aplicable en el análisis directo de contaminantes volátiles en muestras sólidas o líquidas.
Para realizar un análisis por medio de esta técnica, la muestra se introduce en un vial herméticamente cerrado y se somete a una temperatura previamente fijada durante un tiempo suficiente para que las disitintas fases de los componentes a analizar alcancen el equilibrio, es decir hasta que la presión parcial de cada componente en la atmósfera del vial sea igual a su presión de vapor a la temperatura de trabajo. CROMATÓGRAFO DE GASES Equipo que permite separar las diversas sustancias que están presentes en una muestra.
El equipo dispone de un detector de índices de refracción, un detector de fluorescencia y un detector de ultraviolado y visible.
El equipo se aplica habitualmente en el ámbito de las moléculas orgánicas de todo tipo. CROMATÓGRAFO DE LÍQUIDOS DE ALTA RESOLUCIÓN DESTILACIÓN: Separación de diferentes componentes líquidos, sólidos o gases mediante la evaporización y condensación. EXTRACCIÓN: Proceso de separación de una sustancia que puede disolverse en dos disolventes no miscibles. LIXIVIACIÓN: Proceso en el que un disolvente líquido se pone en contacto con un sólido para que se produzca la disolución de uno de los componentes del sólido. CRISTALIZACIÓN: Formación de un sólido cristalino a partir de un gas o un líquido. ABSORCIÓN: Eliminación de uno o más componentes de una mezcla gaseosa con ayuda de un solvente líquido. ADSORCIÓN: Eliminación de forma individual de los componentes de una mezcla gaseosa o líquida. HUMIDIFICACIÓN: Operación que consiste en aumentar la cantidad de vapor presente en una corriente gaseosa. http://www.google.com.co/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=12&ved=0CGIQFjAL&url=http%3A%2F%2Fpad.rbb.usm.cl%2Fdoc%2F11986606%2F82411_OPERACIONES_UNITARIAS_DE_PROCESOS%2FTema_4___Tipos_de_Destilacion.ppt&ei=My06UM2aKMjH6wGsnoDoAw&usg=AFQjCNGv5GuRUUkeIVDJwEkPBl1RLU6g9w
http://www.monografias.com/trabajos10/mese/mese.shtml
http://www.jackzavaleta.galeon.com/balw4.pdf
http://xml.cie.unam.mx/xml/ms/Doctos/LABORATORIO_DE_FRX.pdf
http://www.icb.csic.es/index.php?id=391
http://www.ehu.es/imacris/PIE06/web/DRXP.htm
WILEN VAN. Fundamentos de Termodinámica. 2° Edición. Limusa Wiley. México 2003. Páginas 61- 66. BIBLIOGRAFÍA
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