Termodinamica Equilibrio UCV



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FACULTAD: INGENIERÍAESCUELA: INGENIERÍA QUÍMICA. ASIGNATURA: TERMODINÁMICA DEL EQUILIBRIO DEPARTAMENTO: Termodinámica y Fenómenos de transporte CÓDIGO: 5311 PAG: 1 DE 4 REQUISITOS: TERMODINÁMICA PARA ING. QUÍMICOS (5310) Y MÉTODOS NUMÉRICOS PARA ING. QUÍMICOS (5411) UNIDADES: 5 HORAS TEÓRIA PRÁCTICA 4 2 TRABAJO SUPERVISA. LABORATORIO SEMINARIO INTRODUCCIÓN: En el ejercicio de su profesión, el Ingeniero Químico, se verá enfrentando a diario con operaciones Unitarias y Procesos Químicos, en sistemas de composiciones muy variadas. Si en una operación unitaria o proceso químico cualquiera, el sistema evoluciona muy rápidamente de modo que el tiempo de cambio no incide mayormente en la economía de la industria, entonces el ingeniero, muy probablemente encontrará necesario saber la extensión máxima posible de dicho cambio. Si por otro lado, dicho tiempo particular es un factor a considerar dentro de la economía, el conocimiento de la extensión máxima posible de cambio y de las fuerzas impulsoras que lo gobiernan le permitirá tomar una decisión en cuanto al tiempo de residencia para la mejor economía de la industria. La extensión máxima posible de cambio está determinada por la inviolabilidad del segundo principio de termodinámica, y se traduce en la imposibilidad de extender dicho cambio más allá de la posición de equilibrio. Es por eso que el Ingeniero Químico, encontrará necesario saber calcular composiciones en el equilibrio bajo condiciones de presión, temperatura y estados de agregación de lo más variadas OBJETIVOS GENERALES: Al finalizar el curso de Termodinámica del Equilibrio los estudiantes deberán estar en capacidad de: ƒ Manejar los principios termodinámicos para el cálculo de las propiedades para sistemas simples y multicomponentes, así como también su aplicación en procesos industriales ideales. ƒ Aplicar los principios termodinámicos desarrollados para sustancias puras a las soluciones de composición fija, así como también para composiciones variables. ƒ Utilizar, adecuadamente, las herramientas termodinámicas disponibles para el estudio de la separación de fases y el equilibrio entre fases de sistemas sin reacción química. ƒ Deducir las correlaciones termodinámicas aplicables a un sistema multicomponente en equilibrio químico. FECHA: Nº EMISIÓN PERIODO VIGENTE: ULTIMO PERIODO 01/2006 JEFE DE DPTO. NÓLIDES GUZMÁN FIRMA JEFE DEPT: APROB. C. ESC. 03/2005 PROFESOR: WADOU BARE/ALÍ LARA APROB. C. FAC. DIRECTOR: JOSÉ A. SORRENTINO Pág. 1/4. Así como definir las propiedades termodinámicas propias de este tipo de sistema. 2/4. Determinar la constante de equilibrio para una reacción dada a cualquier temperatura y presión. 4. Equilibrio químico. 4. Soluciones. 3. 3. Aplicar las técnicas básicas para el tratamiento de sistemas no ideales en equilibrio líquido vapor. 3. Deducir los criterios de equilibrio de fases para sistemas simples y su extensión a sistemas multicomponentes. 1. TEMA 3. Aplicar las herramientas termodinámicas para resolver problemas de sistemas en equilibrio químico. Familiarizarse con el estudio de soluciones no ideales y calcular los parámetros que permiten caracterizar dichos sistemas. 4. Aprender los procedimientos de cálculo para punto de burbuja. Deducir y aplicar criterios de equilibrio en sistemas con reacciones químicas. Seleccionar y aplicar las ecuaciones de estado o correlaciones específicas apropiadas para el tratamiento de un problema termodinámico dado. Aplicar las herramientas termodinámicas para resolver problemas de sistemas en equilibrio de fases a bajas presiones. Analizar la respuesta del sistema al proceso de mezclado. Propiedades de sistemas multicomponentes. 2. . 4. 2. 3. rocío y evaporación instantánea. 2. Entender cómo los principios termodinámicos pueden ser aplicados a soluciones de composición fija y variable a fin de calcular sus propiedades termodinámicas. TEMA 2. Calcular la coordenada de avance y la composición de equilibrio para reacciones simples y múltiples (reactor isotérmico o adiabático). 2. Deducir las correlaciones termodinámicas para resolver problemas de evaluación de propiedades termodinámicas en sistemas simples.OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE TEMA 1. Aplicar las herramientas termodinámicas para resolver problemas de soluciones ideales. Familiarizarse con el método de evaluación de propiedades de un sistema real en comparación con las propiedades que tendrían si dicho sistema se comportara como sistema ideal. Aplicar las herramientas de cálculo para extender las herramientas de evaluación de propiedades de sistemas simples a sistemas multicomponentes. TEMA 4. Aplicar las herramientas matemáticas que permiten calcular los cambios en propiedades inmedibles en términos de otras propiedades medibles (PVT). 5. 1. Pág. 1. Equilibrio de fases. Uso de las cartas generalizadas. 1. Equilibrio fásico. Asistir al 75% de las clases. Relaciones de Maxwell. Propiedades parciales molares: definición y cálculo. Sistemas sin reacción química. Sistemas multicomponentes. 2. Ecuación generalizada de Gibbs-Duhem. Uso de cartas o tablas generalizadas para evaluación de propiedades termodinámicas. Aplicaciones: Estimación de propiedades. Primera y Segunda Ley combinadas. El total de tareas asignadas en el semestre no deberá superar el máximo de seis (6) y el número definitivo de las mismas dependerá de la disponibilidad de tiempo. CONTENIDO SINÓPTICO: Tema No. Se realizará una práctica evaluada cuando se culminen los temas a ser evaluados en el parcial correspondiente y antes de la fecha de aplicación del último. Sistemas multicomponentes y propiedades molares parciales. Coeficiente de JouleThomson.EVALUACIÓN: Primer parcial Tema 1 25 % Segundo parcial Tema 2 y 3 25 % Tercer parcial Tema 4 20 % Exámenes prácticos 10 % Tareas 5% Proyecto 15 % La evaluación práctica tendrá la siguiente distribución tentativa: a. Ecuaciones de estado. Requisitos para aprobar la materia: a. Ley de Henry y Pág. 2. Tema No. 4. 1. Definición de potencial químico. Extensión de ecuaciones de estado a sistemas multicomponentes. evaluaciones prácticas y tareas. Ecuaciones de estado para componentes puros y para mezclas. 3/4. Ecuación de Clausius-Clayperon. Soluciones. DETALLES POR TEMA: Tema No. Tema No. Tabulación y uso de propiedades de mezclas. Cálculo de fugacidad parcial a partir de ecuaciones de estado. El examen de reparación contempla toda la materia para aquel estudiante que no apruebe el número mínimo de evaluaciones parciales. Fugacidad. . Propiedades residuales. Tema No. Aprobar dos (2) de los tres (3) exámenes parciales y tener un promedio de diez (10) puntos entre los tres para que le sean tomadas en cuenta las notas del proyecto. Comportamiento de gases reales. Fugacidad. el desempeño del grupo y el cumplimientos de los objetivos planteados. Comportamiento de gas ideal. b. 1. 3. Relaciones entre propiedades termodinámicas para fluidos homogéneos. b. Equilibrio químico. Teoría de soluciones. Relación Cp y Cv. Tema No. Propiedades de mezclado. Definición de solución ideal. Propiedades termodinámicas para fluidos homogéneos y multicomponentes. Chemical and Engineering Thermodynamics. M. Entalpía de reacción. Predicción de calores de mezclado. D. Características de mezclado en soluciones ideales.x.Resolución de integrales. Criterios de equilibrio de fases. Métodos Numéricos para Ingenieros Químicos.Derivadas parciales y diferenciales exactas. Diagramas binarios de fases: P. Vaporización instantánea. REQUISITOS. Cálculo de coeficiente de actividad a partir de modelos de energía libre de Gibbs de exceso. Soluciones ideales. Ley de Raoult. Equilibrio químico. Fifth edition (1999). Tema No.Balances de masa y energía. M. Prueba de consistencia termodinámica.. ABBOTT. McGraw-Hill. Conversión de equilibrio en sistemas homogéneos y heterogéneos. Introducción a la Termodinámica en Ingeniería Química. Prentice Hall International Series.. John Wiley and Sons.E. 4. 1. Termodinámica Química para Ingenieros.y. ƒ ELLIOT J.y. Efecto de la temperatura (Ecuación de van’t Hoff) y presión sobre la constante de equilibrio. líquida y sistema con equilibrio de fases y químico). Equilibrio líquido-vapor. Tema No. Propiedades de exceso. 4/4. Prentice Hall International Series (1999). ƒ BALZHISER.. Constante de Equilibrio (K): definición y cálculo. Académicos: . sexta edición (2001). . H. T. Balance de energía en sistemas reactivos. C.. Razón de vaporización. Volatilidad relativa. Cambio de energía libre de Gibbs estándar. Coeficiente de actividad.. . BIBLIOGRAFÍA: ƒ SANDLER. R. Ley de Raoult modificada. Equilibrio de un sistema multicomponente. M. Soluciones regulares. Equilibrio en sistemas de reacciones simultáneas. Dependencia de la actividad y coeficiente de actividad con la presión. ƒ SMITH. (1972) Pág. J. Introductory Chemical Engineering Thermodynamics. VAN NESS H. T. 3. LIRA C. Soluciones no ideales.Ley de Lewis-Randall. temperatura y composición. Regla de las fases de Gibbs sin reacción química.. Relación de la constante de equilibrio con la composición (reacción en fase gaseosa.. Equilibrio fásico. HORAS DE CONTACTO La materia requiere cuatro (4) horas semanales teóricas y dos (2) de práctica. .x.I. R. Criterios de equilibrio de un sistema reactante.x. S. 2. Formales: Termodinámica para Ingenieros Químicos.. Generalidades. R. Temperatura de flama adiabática. Definición de actividad. Flash isotérmico y adiabático. Coordenada de reacción. Comportamiento azeotrópico.y. Escogencia de estados de referencia. ELIASSEN J. SAMUELS. Entalpía de formación. M. Punto de burbuja y rocío.
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