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Termodinmica yTermodinmica y
equilibrioequilibrioIngeniera de la Reaccin IIngeniera de la Reaccin I
Ivn Cisneros Prez Ing.Ivn Cisneros Prez Ing.Clase IIIClase III
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Calor de reaccinCalor de reaccin
QQrr se define como la energa absorbida orse define como la energa absorbida or
un sis!ema cuando los roduc!os de unaun sis!ema cuando los roduc!os de una
reaccin se llevan a la misma !emera!urareaccin se llevan a la misma !emera!ura
de los reac!an!es.de los reac!an!es.
" resin cons!an!e# el calor de reaccin es" resin cons!an!e# el calor de reaccin es
igual al cambio de en!ala del sis!ema#igual al cambio de en!ala del sis!ema# $$ rr..
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Calor de reaccinCalor de reaccin %os calores de reaccin se calculan a%os calores de reaccin se calculan a
ar!ir de los calores de formacin.ar!ir de los calores de formacin.
j>0 para productos
j
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Calor de reaccinCalor de reaccin
%os calores de formacin se calculan%os calores de formacin se calculan
e&erimen!almen!e# ero uede ocurrir quee&erimen!almen!e# ero uede ocurrir que
en la rc!ica no odamos llevar a cabo laen la rc!ica no odamos llevar a cabo la
formacin de un roduc!o. 'n es!os casosformacin de un roduc!o. 'n es!os casos
se (ace uso de los calores de combus!in.se (ace uso de los calores de combus!in.
').').
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Calor de reaccinCalor de reaccin
Variacin del calor de reaccin con la temperaturaVariacin del calor de reaccin con la te
mperatura..
%a forma ms com*n de e&resar calores esecficos es en forma
olinmica+ Conciendo Cy $,Tref odemos calcular $T
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Calor de reaccinCalor de reaccin
-a que+ nos queda+-a que+ nos queda+
Para gases ideales+ de donde+
Variacin del calor de reaccin con la presinVariacin del calor de reaccin con la
presin
's decir# el calor de reaccin ermanece cons!an!e al variar la's decir# el calor de reaccin ermanece cons!an!e al variar la
resinresin
sus!i!uyendo es!a e&resin e in!egrando +sus!i!uyendo es!a e&resin e in!egrando +
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Ejemplo 1Ejemplo 1El xido de etileno se produce por oxidacin directa con aire, empleando
un lecho de partculas catalticas (plata sobre un material inerteapropiado). Supngase que la corriente entra al reactor continuo a 200
! que contiene " mol # de etileno ! $"# de aire. Si la temperatura de
salida no excede de 2%0 , es posible con&ertir el "0# del etileno a
xido, aun cuando el '0# se quema tambin completamente hastabixido de carbono. *u cantidad de calor debe eliminarse a la reaccin
por mol de etileno alimentado para que no se exceda esta temperatura
lmite+ a capacidad calor-ica molar promedio del etileno puede tomarse
como / tu1(bmol) (3) entre 2" ! 200 ! como $ entre 2" ! 2%0 .
os &alores similares para el xido de etileno son 20 ! 2 tu1(bmol) (3).
a presin es esencialmente atmos-rica.
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SolucinSolucinPues!o que los efec!os calorficos a resin cons!an!e son
iguales a los cambios de en!ala# el roceso real uedereemlazarse or uno que u!ilice los da!os de calores de
reaccin disonibles en la Tabla a / 0C. 's!e roceso
se divide en e!aas# como sigue+
1. 'nfriar los reac!an!es y el aire de ,, a / 0C.. 'fec!uar las reacciones a / 0C.
2. Calen!ar los roduc!os y el aire de / a 3, 0C.
%a suma de los cambios de en!ala ara cada e!aa ser el
calor !o!al absorbido or el sis!ema reaccionan!e.
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SolucinSolucinEtapa 1. En base a un mol de etileno, habr (95/5)*(1) 19
moles de aire alimentndose al reac!or. %a caacidadcalorfica media del aire de /0C a ,, 0C es 4.,.
Por !an!o# $ 5 161786 944 : 2;8 9 1;64.,86 944 : 2;8
$ 5 :/4,, < =1;,, 5 :=4 3,, >!u?Ibmol
Etapa 2. El !nico e"ecto calor#"ico se debe a las dos reacciones$
$ 5 :11;,:1=;3:, 5 : = 373 cal?gmol o : ==#/,, >!u?Ibmol
y ara la segunda $ 5 6 : /4 4;78 9 6 : ;= ,/8 : 1 =;3 : ,
5 :213 1;3 cal?gmol o :/3;,,, >!u?IbmolPues!o que or cada mol de e!ileno (abr ,./ mol que
reacciona ara formar &ido de e!ileno y ,.= mol que se
quemar comle!amen!e# $To5 ,./6 : == /,,8 9 ,.=6 : /3;,,,8
5 : /, ,,, >!u?Ibmol
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SolucinSolucinEtapa 3. %os productos consistirn de las si&uientes
cantidades$'!ileno 5 1 : ,./ : ,.= 5 ,.1 mol
@&ido de e!ileno 5 ,./ mol
Aaor de agua 5 6,.=8 5 ,.7 mol 6C5 7./8
>i&ido de carbono 5 6,.=8 5 ,.7 mol 6C 5 ;.=8
Bi!rgeno 5 1;6,.4;8 5 1/., moles 6C 5 4.,8
@&geno 5 1;6,.18 < 1?6@./8 : 26,.=8 : .3 moles 6C 5 4./8%os valores que se indican ara C son valores medios en!re / y 3, 0C+
$ 5 ,.161;8 9 ,./618 9 ,.767./8 9 ,.76;.=8 9 1/64.,8 9
.364./8D6/,, : 448 5 1/,6/,, : 448 5 32 /,, >!u?Ibmol
'n!onces el calor ne!o absorbido ser+
' +-5.+5 5 : 2= ,,, >!u?Ibmol de e!ileno o5 /== & 1,3E?6Fgmol8
Por lo que el calor que debe e&!raerse es 2= ,,, >!u?Ibmol de
e!ileno alimen!ado al reac!or.
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TIPOS DE REACCIONES
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TIPOS DE REACCIONES
De acuerdo a la forma de su ecuacin cintica:
Elementales(concentraciones de los reactantes con exponentes iguales a los coe-icientes estequiomtricos).
No elementales (concentraciones de los reactantes con exponentes di-erentes a los coe-icientes estequiomtricos
En funcin del nmero de fases:
Homogneas(una sola -ase).
No homogneas (m4s de una -ase).
En funcin de su complejidad:
Simples (una sola ecuacin estequiomtrica) 5 6 7777778 3
9Mltiples(o comple:as, no basta una sola ecuacin estequiomtrica). ;ueden ser en
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