Examen Ordinario Termodinámica Química, 2021-2.
1. Se tiene una mezcla ternaria con los componentes n-pentano (1), n-hexano (2) y n-heptano (3) con la siguiente
composición en fracción mol: (1) 30%, (2) 30% y (3) 40%. Empleando la ley de Raoult resuelva los siguientes
incisos (2 puntos):
a) Calcule la presión de burbuja de la mezcla a 90 °C y la composición de la burbuja de vapor que aparece.
b) Estime la presión de rocío de esta mezcla a 90 °C y la composición de la fase líquida incipiente que se forma
c) Demuestre cuál de las siguientes fracciones de vaporización (V/F) se obtiene al ingresar esta mezcla a un tanque
flash que opera a 90 °C y 1.5 bar: = 0.4,
= 0.6, = 0.8.
Las presiones de saturación de los componentes son: 𝑝 = 4.7 𝑏𝑎𝑟, 𝑝 = 1.9 𝑏𝑎𝑟 y 𝑝 = 0.8 𝑏𝑎𝑟
2. Un fluido gaseoso, compuesto por 20% de metano (1), 30% de etano (2) y 50% propano (3) (porcentajes mol), se
encuentra a 20 bar y 450 K. Empleando la ecuación de estado virial explícita en volumen, estime los coeficientes
de fugacidad, fugacidades y el volumen molar de la mezcla gaseosa. Los segundos coeficientes viriales de los
componentes puros y cruzados son: 𝐵 = −7.66 cm3/mol, 𝐵 = −69.54 cm3/mol, 𝐵 = −156.09 cm3/mol,
𝐵 = −28.01 cm3/mol, 𝐵 = −45.20 cm3/mol y 𝐵 = −105.17 cm3/mol. (3 puntos).
2∑
𝜙 = 𝑒𝑥𝑝
𝑦 𝐵 −𝐵
𝑣=
+𝐵
𝑅 = 83.145
3. Se tiene el siguiente modelo de solución para la mezcla binaria acetona (1) – metanol (2) (2 puntos):
𝑔 = 1723.43 −
.
.
𝑥 𝑥
J/mol
a) A partir de esta expresión encuentre una ecuación para calcular la entalpía en exceso de la mezcla
b) Empleando la ley de Raoult modificada, estime la presión de burbuja y la composición de la fase vapor
incipiente que se forma de una mezcla con 30% mol de acetona a 35 °C. Las presiones de saturación de los
componentes a esta temperatura son 𝑝 = 349.27 mmHg y 𝑝 = 209.73 mmHg. Emplee el valor de R=8.3145
J/molK
4. Al emplear la ecuación de Soave-Redlich-Kwong para el refrigerante R12 a 350 K y 25 bar, se encuentra que las
tres raíces para z (compresibilidad) son: 0.1092, 0.3008 y 0.5901. Determine qué fase (líquido o vapor) es la más
estable. Obtenga el volumen molar y la fugacidad de la fase más estable (3 puntos).
Datos para el refrigerante R12: 𝑝 = 41.3 𝑏𝑎𝑟, 𝑇 = 385.1 𝐾, 𝜔 = 0.179, 𝑅 = 83.145 𝑏𝑎𝑟.
Formulario. Utilice las ecuaciones que considere necesarias.
𝑝=
−
( )
𝑎(𝑇) = 0.42748
(
)
𝛼(𝑇 )
𝑏 = 0.08664
.
𝛼(𝑇 ) = [1 + (0.48 + 1.574𝜔 − 0.176𝜔 )(1 − 𝑇
𝑙𝑛Φ = 𝑧 − 1 − 𝑙𝑛(𝑧 − 𝐵) − 𝑙𝑛
,
𝐴=(
)
,
)]
𝐵=
,
𝑧=
5. En un reactor se efectúa la hidratación en fase vapor de etileno a 145 °C y 5 bar de acuerdo a la siguiente reacción:
𝐶 𝐻 ( ) + 𝐻 𝑂( ) → 𝐶 𝐻 𝑂𝐻( )
Este equipo se alimenta con 100 mol de etileno y 150 mol de vapor de agua. A estas condiciones de operación se
registra una constante de equilibrio 𝐾 = 0.1443. Calcule la composición de la corriente de salida del reactor,
suponiendo que la mezcla de reacción se comporta como gas ideal y que la reacción alcanza el equilibrio químico
(2 puntos).