EL PROBLEMA DEL EQUILIBRIO DE FASES

PRESENTACIÓN DEL CURSO DE TERMODINÁMICA I

EL PROBLEMA DEL EQUILIBRIO DE FASES

Introducción .- Vivimos en un mundo de mezclas: el aire que respiramos, el alimento que ingerimos, la gasolina de los automóviles.

Muchas de las cosas que suceden, tienen que ver con la transferencia de sustancias de una mezcla a otra, por ejemplo, en nuestros pulmones tomamos el oxígeno del aire que se disuelve en nuestra sangre y el bióxido de carbono sale de la sangre y entra en el aire; en la cafetera, los ingredientes hidrosolubles se extraen de los granos de café y cuando alguien mancha su ropa con salsa, inmediatamente hecha mano de agua y jabón para disolver y eliminar la mancha grasosa.

En cada una de estas experiencias diarias, como en muchas otras del campo de la fisiología, la vida diaria, en la industria, hay transferencia de una sustancia de una fase a otra. Y esto sucede porque cuando dos fases se ponen en contacto, tienden a intercambiar sus componentes hasta que la composición de cada fase logra un valor constante, cuando esto se logra decimos que las fases están en equilibrio.

La termodinámica del equilibrio de fases busca establecer la relación que existe entre las propiedades temperatura, presión y composición en cada fase cuando dos o más fases alcanzan el estado de equilibrio, esto es, cuando cesa toda tendencia a cambios posteriores.

El conocimiento de la termodinámica del equilibrio de fases es de fundamental importancia en muchas ciencias y el interés particular en ingeniería química radica en que muchas operaciones usuales en la fabricación de productos químicos consisten en poner fases en contacto como la extracción, destilación, adsorción, digestión, adsorción y secado entre otras, son operaciones unitarias esenciales en la industria química y el conocimiento de cualquiera de ellas se basa, por lo menos en parte, el la ciencia del equilibrio de fases.

Descripción del problema . - Deseamos relacionar cuantitativamente las variables que describen el estado de equilibrio temperatura, presión y composición de dos o más fases homogéneas que pueden intercambiar libremente materia y energía.

El tipo de problema que la termodinámica del equilibrio de fases busca resolver se ilustra de manera esquemática en la siguiente figura 1.

El número de variables intensivas que deben especificarse para fijar el estado de equilibrio de un sistema está dado por la regla de las fases de Gibbs:

Entonces, dadas algunas de las variables de las dos fases, nuestra tarea es encontrar el valor de las restantes.

Solución del problema.- Una de las características de la ciencia moderna es la abstracción, un problema difícil cuando se describe en términos matemáticos abstractos, muchas

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