Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
TEMA 1.EL EQUILIBRIO ENTRE FASES EN INGENIERÍA QUÍMICA - Coggle Diagram
TEMA 1.EL EQUILIBRIO ENTRE FASES EN INGENIERÍA QUÍMICA
El Equilibrio entre fases
Ejemplos
El cambio de hielo a agua en glaciares durante el verano.
La importancia de las condiciones de temperatura y presión en estos procesos.
La evaporación del agua en la cocción de verduras donde se separan componentes disueltos.
Definición y relevancia
Es fundamental en procesos de separación y transformación de sustancias en Ingeniería Química.
Afecta la eficiencia y el diseño de procesos industriales.
El equilibrio entre fases se refiere a la coexistencia de diferentes estados de materia en un sistema
Planteamiento general del problema
Definición de Fase
Las fases clásicas incluyen la fase gaseosa o vapores, fase líquida y fase sólida.
En ingeniería se estudian principalmente sistemas multifásicos, es decir formados por más de una fase.
Una fase es una porción homogénea de un sistema con propiedades en todos sus puntos es decir con propiedades uniformes.
Distribución de Componentes
Ejemplo : en un sistema metano/propano se analiza la fracción molar en función de la presión.
La importancia de datos experimentales y modelos teóricos para predecir comportamientos.
Es importante conocer cómo se distribuyen los componentes entre las fases.
Bases Termodinámicas del Equilibrio entre Fases
Conceptos Fundamentales
Las fases pueden ser continuas si se extienden por todo el sistema o discontinuas si solo forman parte de una porción del sistema.
Un sistema termodinámico está aislado si no intercambia ni materia ni energía con el exterior y estará cerrado si solo intercambia energía y abiertos intercambia materia y energía
La propiedad intensiva es un sistema serán aquellas que son independientes del tamaño en forma del sistema y las propiedades extensivas dependen de la masa tales como la energía interna (U), la entalpía (H),la energía de Gibbs(G)...
La relación entre presión volumen y temperatura se describe mediante ecuaciones de estado.
En la termodinámica permite entender el comportamiento de sistemas en equilibrio.
Funciones Termodinámicas
Estas funciones ayudan a describir cambios en sistemas cerrados y abiertos.
Se utilizan para calcular propiedades y condiciones de equilibrio.
Energía interna, entalpía, energía de Helmholtz y energía de Gibbs son fundamentales.
Condiciones de Equilibrio entre Fases
Características del Equilibrio
La temperatura y presión son iguales en todas las fases del equilibrio.
El potencial químico es igual en todas las fases.
Un sistema en equilibrio no presenta cambios espontáneos en su estado.
Ecuación de Gibbs-Duhem
Relaciona las variables de un sistema heterogéneo en equilibrio.
Es esencial para entender la interdependencia de las variables en sistemas complejos.
Establece que no todas las variables son independientes, reduciendo grados de libertad.
Fugacidad y Coeficientes de Fugacidad
Definición de Fugacidad
Se relaciona con la presión y el comportamiento de gases ideales y reales.
Permite calcular propiedades de sistemas en condiciones no ideales.
La fugacidad es una medida del potencial químico en sistemas reales.
Cálculo de Coeficientes de Fugacidad
Los coeficientes de fugacidad indican la desviación del comportamiento ideal.
Son cruciales para el diseño de procesos de separación y reacción.
Se utilizan integrales para determinar la fugacidad de líquidos y gases.
Aplicaciones en la Ingeniería Química
Modelización y Simulación
Se utilizan modelos semi empíricos para predecir comportamientos en condiciones o específicas.
La precisión de los modelos afecta a la eficiencia y viabilidad de los procesos ingenieriles.
La modelización de datos de equilibrio es esencial para el diseño de procesos.
Procesos de separación
El equilibrio líquido-líquido es fundamental en la extracción.
El equilibrio sólido-líquido es necesario para la cristalización.
El equilibrio líquido-vapor es clave en la destilación y rectificación.