Equilibrio de Fases y Químico

La termodinámica clásica es el fundamento científico de una significativa parte de las tecnologías presentes en los procesos químicos. Como ciencia, relaciona una serie de propiedades observables y medibles bajo la aproximación del equilibrio termodinámico. Con esta visión de ingeniero, en este texto, el autor —con diez años de impartir el curso de termodinámica química y cuyo tema central es el equilibrio entre fases y el equilibrio químico— añade algunas de sus experiencias en actividades industriales, con las que comprendió que la termodinámica no está compuesta solamente por ecuaciones y por conceptos abstractos. La manera como relacionan diversas propiedades le permitieron al autor entender y solucionar algunos problemas reales de forma rápida y precisa, sin necesidad de cálculos o simulaciones demandantes.

Índice

Contenido
Prefacio

1. Condiciones y criterios de equilibrio

1.1 Tipos de estados de equilibrio
1.2 Paredes y procesos
1.3 Caracterización del estado de equilibrio en sistemas cerrados
1.4 La ecuación fundamental de la termodinámica en sistemas cerrados
1.5 Problemas

2. Sistemas abiertos, potencial químico y fugacidad

2.1 Potencial químico y las ecuaciones fundamentales para sistemas abiertos
2.2 Potencial químico y el equilibrio material
2.3 Ejemplos cotidianos – dependencias del potencial químico
2.4 La ecuación fundamental integrada – la forma de Euler
2.5 Paréntesis matemático – la ecuación fundamental
2.6 El potencial químico de una sustancia en un gas ideal
2.7 Fugacidad
2.8 Actividad y coeficientes de fugacidad y actividad
2.9 Referencias para el cálculo de fugacidades y actividades
2.10 Problemas

3. El problema general de la termodinámica

3.1 Problemas intensivos – regla de las fases de Gibbs
3.2 Problemas flash
3.3 Regla de la palanca
3.4 Grados de libertad y control de procesos
3.5 Balance de entropía
3.6 Problemas

4. Envolventes de fase

4.1 Sustancias puras
4.2 Envolventes vapor-líquido y líquido-líquido de mezclas binarias
4.3 Mezclas ternarias – diagramas triangulares

5. Ley de Raoult – Práctica 1

5.1 Problemas

6. Ley de Henry y balances de materia – Práctica 2

6.1 Problemas

7. Ecuación del flash multicomponente – Práctica 3

7.1 Problemas

8. Ecuaciones de estado – cálculo de propiedades

8.1 Ecuaciones de estado
8.2 Propiedades del gas ideal
8.3 Propiedades residuales con ecuaciones explícitas en volumen
8.4 Propiedades residuales con ecuaciones explícitas en presión
8.5 Propiedades de fases condensadas puras
8.6 Problemas

9. Principio de estados correspondientes

9.1 El principio de estados correspondientes de dos parámetros, PEC-2
9.2 El principio de estados correspondientes de tres parámetros, PEC-3
9.3 Correlaciones para líquidos
9.4 Problemas

10. Ecuación de estado virial

10.1 Formas explícitas en volumen y en presión
10.2 Segundos coeficientes viriales para mezclas
10.3 Estimación del segundo coeficiente virial
10.4 Coeficientes de fugacidad
10.5 Entalpías residuales
10.6 Entropías residuales
10.7 Problemas

11. Propiedades termodinámicas con la ecuación virial – Práctica 4

11.1 Flash adiabático
11.2 Desobrecalentador
11.3 Turbina isoentrópica
11.4 Problemas

12. Equilibrio líquido-vapor: ecuación virial y solución ideal – Práctica 5

12.1 Problemas

13. Ecuaciones de estado cúbicas

13.1 Sustancias puras
13.2 Mezclas – Teoría de un fluido
13.3 Propiedades termodinámicas
13.4 Desarrollo de ecuaciones de estado: presente y futuro

14. Ecuaciones cúbicas para sustancias puras – Práctica 6

14.1 Problemas

15. Ecuaciones cúbicas para mezclas – Práctica 7

15.1 Problemas

16. Modelos de solución – cálculo de propiedades

16.1 Propiedades de exceso y mezclado
16.2 Fugacidades en fase líquida
16.3 Propiedades de las soluciones ideales
16.4 Soluciones no ideales – propiedades de exceso
16.5 Modelos de solución para mezclas binarias
16.6 Modelos de composición local
16.7 Problemas

17. Determinación de parámetros de modelos de solución – Práctica 8

17.1 Problemas

18. Equilibrio líquido-vapor multicomponente con el enfoque  – Práctica 9

18.1 Problemas

19. Propiedades parciales molares y la ecuación de Gibbs-Duhem

19.1 Propiedades parciales molares
19.2 Ecuación de Gibbs-Duhem
19.3 Consistencia termodinámica
19.4 Problemas

20. Equilibrio entre fases condensadas

20.1 Estabilidad termodinámica
20.2 Equilibrio líquido-líquido
20.3 Equilibrio líquido-sólido
20.4 Problemas

21. Equilibrio líquido-líquido – Práctica 10

21.1 Problemas

22. Equilibrio químico

22.1 Estequiometría
22.2 Condición de equilibrio químico
22.3 Estados de referencia
22.4 La constante de equilibrio
22.5 Principio de Le Chatelier
22.6 Enfoque no estequiométrico
22.7 Efectos térmicos en reactores
22.8 Problemas

Apéndice A. Propiedades termodinámicas

Apéndice B. Excel básico y el Solver

B.1 Las referencias en Excel
B.2 La herramienta Solver del Excel
B.3 Ejemplos
B.4 Problemas

Índice analítico
Simbología y abreviaturas