Ejemplo extrapolación de datos de presión de vapor

El control de los disolventes en existencia en Estados Unidos se describe en el Federal Register, 36 (158), 14 de agosto de 1971, bajo el Título 42, Capítulo 4, Apéndice 4.0, Control de emisiones de compuestos orgánicos. Los disolventes clorados y muchos otros empleados en procesamiento y acabado industrial, plantas de lavado en seco, desengrasado de metal, operaciones de impresiones, etc,, se pueden reciclar y reutilizar mediante la introducción de equipo de adsorción en carbóno. Para predecir el tamaño del adsorbedor, primero hay que conocer la presión del vapor del compuesto que se va a adsorber en las condiciones de proceso. La presión de vapor del clorobenceno es de 400 mm Hg a 110°C y de 5 atm a 205°C. Estime la presión de vapor a 245°C y en el punto crítico (359°C).

Cambio de la presión de vapor con la temperatura (III)

4. Escogemos la siguiente temperatura, digamos 200°F
5. Repetimos los pasos 3 y 4 hasta haber establecido la escala vertical dentro del intervalo de temperaturas deseado.

La utilidad del diagrama de Cox radica en que las presiones de vapor de otras sustancias graficadas en este conjunto de coordenadas preparadas especialmente producen líneas rectas dentro de intervalos de temperatura amplios, lo que facilita la extrapolación y la interpolación de datos de presión de vapor. Se ha observado que las líneas así construidas para compuestos similares, como los hidrocarburos, convergen en un punto común. Como en el diagrama de Cox se obtienen líneas rectas, basta con dos conjuntos de datos de presión de vapor para obtener la información completa sobre la presión de vapor de una sustancia dentro de un intervalo de temperatura bastante amplio.

Cambio de la presión de vapor con la temperatura (II)

Otra forma de relacionar la presión de vapor con la temperatura es mediante una técnica gráfica. La curva que se ilustra en la figura 4.11 para p* contra T se puede enderazar por medio de una graficación especial conocida como diagrama de Cox. que se prepara como sigue:

1. Marque en la escala horizontal valores de  log p* para abarcar el intervalo de p* deseado
2. A continuación, trace una línea recta sobre la gráfica con un ángulo apropiado, digamos 45°, que cubra el intervalo de p*.
3. A fin de calibrar el eje vertical en enteros comunes como 25, 50, 100, 200 grados, etc., usamos una sustancia de referencia, a saber, agua. Para el primer entero, digamos  100°F, buscamos en las tablas de vapor la presión de vapor del agua, o la calculamos a partir de la ecuación de Antoine, obteniendo 0.9487 psia. Ubicamos este valor en el eje horizontal y procedemos verticalmente hasta llegar a la línea recta. Luego procedemos horizontalmente hasta toparnos con el eje vertical y marcamos ese punto de la escala como 100°F.
   

Solución Vaporización de metales para deposición de películas delgadas

Debemos calcular p* para Al a 972°C. La ecuación de Antoine es apropiada si conocemos la presión de vapor del Al. Hay variaciones considerables en los datos para Al a altas temperaturas, pero usaremos A = 8.779, B = 1.615 x10^4 y C=0 con p* en mm Hg y T en K.

Ejemplo Vaporización de metales para deposición de películas delgadas

Tres métodos que puede utilizarse para producir metales vaporizados que se depositen como películas delgadas son  la evaporización a partir de un receptáculo, de un filamento o la transferencia a través de un haz de electrones. La figura E4.15 ilustra la evaporación desde un receptáculo colocado en una cámara de vacío.

Cambio de la presión de vapor con la temperatura

Podemos ver por la figura 4.11 que la función de p* contra T no es lineal (excepto como aproximación dentro de un intervalo de temperatura muy pequeño). Se han propuesto muchas formas funcionales para predecir p* a partir de T y viceversa, algunas con un gran número de coeficientes. En este blog usaremos la ecuación de Antoine, pues tiene una exactitud adecuada para nuestras necesidades.

Podemos estimar los valores de A, B y C en la ecuación 4.9 a partir de datos experimentales empleando un programa estadístico como el que se incluye en el disco que acompaña este libro. Bastan tres valores experimentales para resolver tres ecuaciones no lineales empleando otro código de computadora que también se incluye en el disco.

Solución Propiedades vapor - líquido del agua

Estado 1: líquido    Estado 3: sólido
Estado 2: vapor     Estado 4: vapor saturado y líquido

Podemos calcular las propiedades de una mezcla de vapor y líquido en equilibrio (para un solo componente) a partir de las propiedades individuales del vapor saturado y del líquido saturado. A 400 K y 245.6kPa, donde el volumen específico de una mezcla húmeda de vapor de agua es 0.505m³/kg  cúal es la calida del vapor de agua? Las tablas de vapor de agua nos dicen que los volúmenes específicos del líquido saturado y del vapor son: