Clase4.doc TERMODINMICA QUMICA I 1

09/09/aa JAIME AGUILAR

Fugacidad Una de las cantidades mas importantes en la termodinmica de equilibrio de fases es la fugacidad, definida a partir de la extensin del comportamiento ideal de un gas:

= a temperatura constante. Para un gas ideal, el volumen molar es Vm=RT/P, entonces:

==

Este comportamiento ideal puede extenderse a un comportamiento real introduciendo una nueva propiedad, la fugacidad:

=

La fugacidad tiene unidades de presin, e involucra el comportamiento real de un gas. La diferencia entre el comportamiento real e ideal puede representarse como:

( )

!=

Como se trata del comportamiento a temperatura constante, se Parte de un comportamiento ideal a la temperatura de inters a muy baja presin, hasta la presin de trabajo.

La relacin f/P se denomina el coeficiente de fugacidad, , ya que f = P. Integrando, se tiene:

"

# $

%

&

'

+= ( ) , en condiciones ideales, GR = 0 y =1, entonces C=0.

* +

,-

.

=/ 0 Si se emplea el factor de compresibilidad en la expresin general de dG=VdP, se tiene que Vm=ZRT/P, entonces:

12 3 4 55 1

1

3 4

25

6

7

8 9== y :; < == ::

;

?

@

A

B C== , entonces

( ) D ED EF

G

H

I J KLKMI J

NN

K

O

P

QQ

== y R SR ST

U

V

WXWY =

Integrando, se obtiene:

Z

=

[

\]^

_

` a

b

c

d

` a

Por ejemplo, empleando la ecuacin virial truncada al segundo trmino, se tiene: Z-1=BP/RT, entonces:

e f

gh

i h

e f

g

hi

e f

gh

jj

===

kk

ll

m nm n Otra consecuencia importante de la fugacidad es la siguiente: Si se considera el cambio de estado de una sustancia pura, de la fase lquida a la fase de vapor, el cambio de energa libre de gibbs se representa como:

Clase4.doc TERMODINMICA QUMICA I 2

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oopo

q

r s ttt

u

v w

x

==

yy

=

z

{

|

{

z

{

|

{

}

}

~~

, lo cual implica la igualdad de las fugacidades

cuando hay equilibrio lquido-vapor, y en general para el equilibrio de fases.

Dado que la presin en este caso es la presin de vapor, y que el sistema se encuentra en saturacin, se pueden expresar:

== y

=

Ejemplo: Estimar la fugacidad del amoniaco a 10 atm y 298.15K si B=3.707e-2 l/mol.