termodinamica y equilibrio c(3)

7/23/2019 Termodinamica y Equilibrio C(3)

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Termodinmica yTermodinmica y

equilibrioequilibrioIngeniera de la Reaccin IIngeniera de la Reaccin I

Ivn Cisneros Prez Ing.Ivn Cisneros Prez Ing.Clase IIIClase III


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Calor de reaccinCalor de reaccin

QQrr se define como la energa absorbida orse define como la energa absorbida or

un sis!ema cuando los roduc!os de unaun sis!ema cuando los roduc!os de una

reaccin se llevan a la misma !emera!urareaccin se llevan a la misma !emera!ura

de los reac!an!es.de los reac!an!es.

" resin cons!an!e# el calor de reaccin es" resin cons!an!e# el calor de reaccin es

igual al cambio de en!ala del sis!ema#igual al cambio de en!ala del sis!ema# $$ rr..


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Calor de reaccinCalor de reaccin %os calores de reaccin se calculan a%os calores de reaccin se calculan a

ar!ir de los calores de formacin.ar!ir de los calores de formacin.

j>0 para productos

j


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%os calores de formacin se calculan%os calores de formacin se calculan

e&erimen!almen!e# ero uede ocurrir quee&erimen!almen!e# ero uede ocurrir que

en la rc!ica no odamos llevar a cabo laen la rc!ica no odamos llevar a cabo la

formacin de un roduc!o. 'n es!os casosformacin de un roduc!o. 'n es!os casos

se (ace uso de los calores de combus!in.se (ace uso de los calores de combus!in.

').').


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Variacin del calor de reaccin con la temperaturaVariacin del calor de reaccin con la te

mperatura..

%a forma ms com*n de e&resar calores esecficos es en forma

olinmica+ Conciendo Cy $,Tref odemos calcular $T


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-a que+ nos queda+-a que+ nos queda+

Para gases ideales+ de donde+

Variacin del calor de reaccin con la presinVariacin del calor de reaccin con la

presin

's decir# el calor de reaccin ermanece cons!an!e al variar la's decir# el calor de reaccin ermanece cons!an!e al variar la

resinresin

sus!i!uyendo es!a e&resin e in!egrando +sus!i!uyendo es!a e&resin e in!egrando +


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Ejemplo 1Ejemplo 1El xido de etileno se produce por oxidacin directa con aire, empleando

un lecho de partculas catalticas (plata sobre un material inerteapropiado). Supngase que la corriente entra al reactor continuo a 200

! que contiene " mol # de etileno ! $"# de aire. Si la temperatura de

salida no excede de 2%0 , es posible con&ertir el "0# del etileno a

xido, aun cuando el '0# se quema tambin completamente hastabixido de carbono. *u cantidad de calor debe eliminarse a la reaccin

por mol de etileno alimentado para que no se exceda esta temperatura

lmite+ a capacidad calor-ica molar promedio del etileno puede tomarse

como / tu1(bmol) (3) entre 2" ! 200 ! como $ entre 2" ! 2%0 .

os &alores similares para el xido de etileno son 20 ! 2 tu1(bmol) (3).

a presin es esencialmente atmos-rica.


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SolucinSolucinPues!o que los efec!os calorficos a resin cons!an!e son

iguales a los cambios de en!ala# el roceso real uedereemlazarse or uno que u!ilice los da!os de calores de

reaccin disonibles en la Tabla a / 0C. 's!e roceso

se divide en e!aas# como sigue+

1. 'nfriar los reac!an!es y el aire de ,, a / 0C.. 'fec!uar las reacciones a / 0C.

2. Calen!ar los roduc!os y el aire de / a 3, 0C.

%a suma de los cambios de en!ala ara cada e!aa ser el

calor !o!al absorbido or el sis!ema reaccionan!e.


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SolucinSolucinEtapa 1. En base a un mol de etileno, habr (95/5)*(1) 19

moles de aire alimentndose al reac!or. %a caacidadcalorfica media del aire de /0C a ,, 0C es 4.,.

Por !an!o# $ 5 161786 944 : 2;8 9 1;64.,86 944 : 2;8

$ 5 :/4,, < =1;,, 5 :=4 3,, >!u?Ibmol

Etapa 2. El !nico e"ecto calor#"ico se debe a las dos reacciones$

$ 5 :11;,:1=;3:, 5 : = 373 cal?gmol o : ==#/,, >!u?Ibmol

y ara la segunda $ 5 6 : /4 4;78 9 6 : ;= ,/8 : 1 =;3 : ,

5 :213 1;3 cal?gmol o :/3;,,, >!u?IbmolPues!o que or cada mol de e!ileno (abr ,./ mol que

reacciona ara formar &ido de e!ileno y ,.= mol que se

quemar comle!amen!e# $To5 ,./6 : == /,,8 9 ,.=6 : /3;,,,8

5 : /, ,,, >!u?Ibmol


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SolucinSolucinEtapa 3. %os productos consistirn de las si&uientes

cantidades$'!ileno 5 1 : ,./ : ,.= 5 ,.1 mol

@&ido de e!ileno 5 ,./ mol

Aaor de agua 5 6,.=8 5 ,.7 mol 6C5 7./8

>i&ido de carbono 5 6,.=8 5 ,.7 mol 6C 5 ;.=8

Bi!rgeno 5 1;6,.4;8 5 1/., moles 6C 5 4.,8

@&geno 5 1;6,.18 < 1?6@./8 : 26,.=8 : .3 moles 6C 5 4./8%os valores que se indican ara C son valores medios en!re / y 3, 0C+

$ 5 ,.161;8 9 ,./618 9 ,.767./8 9 ,.76;.=8 9 1/64.,8 9

.364./8D6/,, : 448 5 1/,6/,, : 448 5 32 /,, >!u?Ibmol

'n!onces el calor ne!o absorbido ser+

' +-5.+5 5 : 2= ,,, >!u?Ibmol de e!ileno o5 /== & 1,3E?6Fgmol8

Por lo que el calor que debe e&!raerse es 2= ,,, >!u?Ibmol de

e!ileno alimen!ado al reac!or.


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TIPOS DE REACCIONES


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TIPOS DE REACCIONES

De acuerdo a la forma de su ecuacin cintica:

Elementales(concentraciones de los reactantes con exponentes iguales a los coe-icientes estequiomtricos).

No elementales (concentraciones de los reactantes con exponentes di-erentes a los coe-icientes estequiomtricos

En funcin del nmero de fases:

Homogneas(una sola -ase).

No homogneas (m4s de una -ase).

En funcin de su complejidad:

Simples (una sola ecuacin estequiomtrica) 5 6 7777778 3

9Mltiples(o comple:as, no basta una sola ecuacin estequiomtrica). ;ueden ser en

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