Tengo una cámara que contiene dos gases diferentes y un líquido que necesita ser calentado a una cierta temperatura para llevarlo al estado de vapor. He descubierto que podemos calcular la presión total de una mezcla de gases usando la ley de Dalton utilizando la presión parcial de cada gas. Para calcular la presión total de vapor tenemos la ley de Raoult. Si tengo tanto gases como vapores en el medio, ¿podemos calcular la presión total sumándolos a ambos, como en un "experimento de recolección de gases sobre agua"?
Respuesta
¿Demasiados anuncios?La Ley de Dalton solo es verdadera para compuestos ideales, que teóricamente no tienen fuerzas intermoleculares entre sus moléculas. Estas fuerzas se vuelven más significativas al aumentar la concentración de cualquier compuesto, ya que todas las moléculas se empaquetan más cerca.
Esto disminuirá la presión, porque si una molécula está a punto de golpear la pared del contenedor, se ralentiza hacia atrás, y por lo tanto, debido a la atracción de las otras moléculas detrás de ella. Pero para temperaturas altas, este efecto es despreciable, ya que no pueden ralentizarse tan fácilmente.
Ahora vamos a calcular utilizando la regla de Kay:
Dado que solo tienes un componente líquido, no necesitas la Ley de Raoult para calcular la presión de vapor para una mezcla de líquidos.
1.) Necesitas encontrar los valores de las temperaturas críticas y las presiones críticas para tus componentes (gases y vapor de agua).
2.) Necesitas conocer las cantidades relativas de cada sustancia: $$y_i = \frac{n_i}{n_m}$$
$n_i$... cantidad de un componente específico [mol]
$n_m$... cantidad total de sustancia en la mezcla [mol]
3.) Calcular la temperatura y presión críticas pseudo: $$T_c' = y_1 \times T_{c1} + y_2 \times T_{c2} + y_3 \times T_{c3}$$
$$P_c' = y_1\times P_{c1} +y_2\times P_{c2} +y_3\times P_{c3}$$
$T_c$... temperatura crítica de un componente específico [K]
$P_c$... presión crítica de un componente específico [Pa]
4.) Calcular los valores pseudo-reducidos para T y el volumen: $$T_r = T / T_c'$$ $$v_r' = V / (R \times T_c' / P_c')$$
$T$... temperatura en el contenedor
$V$... volumen de la fase gaseosa [m$^3$]
$R$... constante universal de los gases = 8,314 J/(K mol)
5.) Ahora necesitas buscar $v_r$ y $T_r$ en un cuadro de compresibilidad para obtener el valor de un factor $Z$ específico, donde se crucen sus líneas.
6.) Y finalmente calcular la presión: $$P = ZRT / V$$
Esto será más preciso que si usaras el método estándar para gases ideales, especialmente para bajas temperaturas.
Referencias: gases reales