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    Problema 4

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    Chato Alarcon Charlaix
    El documento presenta el cálculo de calores latentes de vaporización para cuatro compuestos utilizando dos ecuaciones diferentes y su comparación con valores de referencia. Se calculan los valores usando las ecuaciones de Riedel y Watson, obteniendo diferencias pequeñas entre 0.04-1% respecto a los valores de referencia tabulados.

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    PROBLEMA 4

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    Problema 4.

    a) Para uno de los compuestos que se listan en la tabla B.2 del apéndice B (Abbott),
    evalúe el calor latente de vaporización H n mediante la ecuación de Riedel. ¿Cómo
    se compara este resultado con el valor mostrado en la tabla B.2?
    b) Los valores del manual para los calores latentes de vaporización a 25°C de cuatro
    compuestos se proporcionan en la tabla. Para cada uno de ellos calcule H n
    mediante la correlación de Watson, y compare el resultado con el correspondiente
    valor dado en la tabla B.2.
    Calores latentes de vaporización a 25°C en J/g
    n-Pentano 366.3 Benceno 433.3
    n-Hexano 366.1 Ciclohexano 392.5

    Solución:
    Literal a.

    Se escoge arbitrariamente el fenol ( Tn  181.8C+273.15=455.0 K )

    La ecuación a utilizar (Riedel):


    H n 1.092(ln pc  1.013)

    RTn 0.930  Trn

    Se consulta la tabla B.1 del apéndice B para extraer las constantes de la ecuación (presión y
    J
    temperatura en el punto crítico). Se escoge por conveniencia el valor de R  8.314 .
    mol  K
    El calor de vaporización a la temperatura de ebullición normal es igual a:

    Tn (K) 454,95
    R (J/mol K) 8,314
    Pc (bar) 61,3
    Tc (K) 694,3
    Trn 0,655
    Calor de
    vaporización 46647,9
    (J/mol)

    Traduciendo el valor del calor de vaporización a kJ/mol:


    J 1 kJ kJ
    46, 647.9 × 3  46.65
    mol 10 J mol
    kJ
    El calor de vaporización reportado en la tabla B.2 es igual a: 46.18
    mol
    La diferencia porcentual entre el valor reportado en la tabla y el valor calculado a partir de
    la ecuación de Riedel es:

    kJ kJ
    46.65  46.18
    mol mol
    100%  1.02%
    kJ
    46.18
    mol
    Literal b.
    Los valores presentados en la tabla se encuentran en J/g, para tener consistencia dimensional
    al utilizar la ecuación de Watson, se traducen los calores de vaporización de J/g a J/mol. Los
    pesos moleculares de las sustancias puras se consultan en la tabla B.1 del apéndice B (Abbott):
    Pesos moleculares en g/mol
    n-Pentano 72.150 Benceno 78.114
    n-Hexano 86.177 Ciclohexano 84.161

    Ecuación a utilizar (Watson):


    0.38
    H 2  1  Tr 2 
     
    H1  1  Tr1 

    Los valores constantes de la ecuación (temperatura de la sustancia pura en el punto crítico y


    temperatura de ebullición normal) se consultan en la tabla B.1 del apéndice B (Abbott).
    Para el n-Pentano:
    J g J
    H1  366.3  72.150  26, 428.5
    g mol mol

    T1 (K) 298,15
    T2 (K) 309,2
    Tc1 (K) 469,7
    Tc2 (K) 469,7
    Tr1 0,635
    Tr2 0,658
    H1 (J/mol) 26428,5
    H2 (J/mol) 25768,2

    J 1kJ kJ
    H 2  25, 768.2 × 3  25.77
    mol 10 mol mol
    kJ
    El valor reportado en la tabla B.2 es igual a: 25.79
    mol
    La diferencia porcentual entre el valor tabulado y el valor calculado es igual a:
    kJ kJ
    25.77  25.79
    mol mol
    100%  0.078%
    kJ
    25.79
    mol
    Para el n-Hexano:
    J g J
    H1  366.1  86.177  31,549.4
    g mol mol

    T1 (K) 298,15
    T2 (K) 341,9
    Tc1 (K) 507,6
    Tc2 (K) 507,6
    Tr1 0,587
    Tr2 0,674
    H1 (J/mol) 31549,4
    H2 (J/mol) 28861,8

    J 1kJ kJ
    H 2  28,861.8 × 3  28.86
    mol 10 mol mol
    kJ
    El valor reportado en la tabla B.2 es igual a: 28.85
    mol
    La diferencia porcentual entre el valor tabulado y el valor calculado es igual a:

    kJ
    28.86  28.85
    mol
    100%  0.035%
    kJ
    28.85
    mol
    Para el benceno:
    J g J
    H1  433.3  78.114  33,846.8
    g mol mol

    T1 (K) 298,15
    T2 (K) 353,2
    Tc1 (K) 562,2
    Tc2 (K) 562,2
    Tr1 0,530
    Tr2 0,628
    H1 (J/mol) 33846,8
    H2 (J/mol) 30969,4
    J 1kJ kJ
    H 2  30,969.4 × 3  30.97
    mol 10 mol mol
    kJ
    El valor reportado en la tabla B.2 es igual a: 30.72
    mol
    La diferencia porcentual entre el valor tabulado y el valor calculado es igual a:

    kJ kJ
    30.97  30.72
    mol mol
    100%  0.81%
    kJ
    30.72
    mol
    Para el ciclohexano:
    J g J
    H1  392.5  84.161  33, 033.2
    g mol mol

    T1 (K) 298,15
    T2 (K) 353,9
    Tc1 (K) 553,6
    Tc2 (K) 553,6
    Tr1 0,539
    Tr2 0,639
    H1 (J/mol) 33033,2
    H2 (J/mol) 30082,8

    J 1kJ kJ
    H 2  30, 082.8 × 3  30.08
    mol 10 mol mol
    kJ
    El valor reportado en la tabla B.2 es igual a: 29.97
    mol
    La diferencia porcentual entre el valor tabulado y el valor calculado es igual a:

    kJ kJ
    30.08  29.97
    mol mol
    100%  0.37%
    kJ
    29.97
    mol
    Es más que evidente que el error cometido al utilizar la correlación de Watson es
    prácticamente despreciable. Nótese que el error cometido al calcular los calores de
    vaporización de las sustancias cíclicas (benceno y ciclohexano) fue relativamente mayor que
    el error cometido con las sustancias de cadena desarrollada (n-pentano y n-hexano).

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