Educación

 

Ecuación de estado cúbica para substancia pura usando los datos del segundo coeficiente del virial

 

F. de J. Guevara-Rodríguez

 

Gerencia de Desarrollo de Materiales y Productos Químicos, Instituto Mexicano del Petróleo, Eje Central Lázaro Cárdenas 152, México, D.F., 07730, México. e-mail: fguevara@imp.mx

 

Received 3 November 2014;
Accepted 30 April 2015

 

Resumen

En este trabajo se describe una metodología para determinar la ecuación de estado cúbica de una substancia pura usando los datos experimentales del segundo coeficiente del virial, el punto crítico, y el factor acéntrico. Para todas las ecuaciones estado cúbicas, la compresibilidad crítica y el segundo coeficiente virial se relacionan a través de una restricción, la cual se muestra y se discute. Se encontró que la restricción tiene efectos importantes en las predicciones de las propiedades termodinámicas (diagrama de fases) y el segundo coefiente del virial de la substancia. A partir de una ecuación de estado cúbica, las predicciones resultantes de las propiedades termodinámicas y el segundo coeficiente virial no pueden describir de forma simultánea los datos experimentales. Esta conclusión se deriva de las evidencias numéricas.

Palabras clave: Ecuación de estado cúbica; equilibrio de fases; segundo coeficiente del virial.

 

Abstract

In this work, a methodology to determine the cubic equation of state of a pure substance using experimental second virial coefficient data, the critical point, and the acentric factor, is described. For every cubic equation of state, the critical compressibility and the second virial coefficient are related through a restriction, which is shown and discussed. It was found that the restriction has important effects on the predictions of the thermodynamic properties (phase diagram) and the second virial coefiente of substance. From a cubic equation of state, the resulting predictions of thermodynamic properties and second virial coefficient cannot simultaneously describe the experimental data. This conclusion is derived from the numerical evidences.

Keywords: Ecuación de estado cúbica; equilibrio de fases; segundo coeficiente del virial.

 

PACS: 64.10.+h

 

DESCARGAR ARTÍCULO EN FORMATO PDF

 

Agradecimientos

El autor agradece al Instituto Mexicano del Petróleo el apoyo a través del proyecto D.61017.

 

Referencias

1. J.D. van der Waals, Doctoral Dissertation (Leiden, Holland, 1873).         [ Links ]

2. J.S. Rowlinson, J.D. van der Waals: On the Continuity of the Gaseous and Liquid States (Elsevier, Amsterdam, 1988).         [ Links ]

3. R. Clausius, Ann. Phys. 9 (1880) 337.         [ Links ]

4. Otto Redlich and J.N.S. Kwong, Chem. Rev. 44 (1949) 233.         [ Links ]

5. G. Soave, Chem. Eng. Sci. 27 (1972) 1197.         [ Links ]

6. Ding-Yu Peng and Donald B. Robinson, Ind. Eng. Chem. Fundamentals 15 (1976) 59.         [ Links ]

7. A. Harmens, Cryogenics 17 (1977) 519.         [ Links ]

8. J.J. Martin, Ind. Eng. Chem. Fundamentals 18 (1979) 81.         [ Links ]

9. G. Schmidt and H. Wenzel, Chem. Eng. Sci. 35 (1980) 1503.         [ Links ]

10. A. Harmens and H. Knapp, Ind. Eng. Chem. Fundamentals 19 (1980) 291.         [ Links ]

11. W.L.K. Jr., Fluid Phase Equilibria 9 (1982) 79.         [ Links ]

12. N.C. Patel and A.S. Teja, Chem. Eng. Sci. 37 (1982) 463.         [ Links ]

13. Y.S. Wei and R.J. Sadus, AIChEJ. 46 (2000) 169.         [ Links ]

14. Kh. Nasrifar and M. Moshfeghian, Fluid Phase Equilibria 190 (2001) 73.         [ Links ]

15. Chorng H. Twu, Vince Tassone, and Wayne D. Sim, AIChE J. 49 (2003) 2957.         [ Links ]

16. F. Esmaeilzadeh and M. Roshanfekr, Fluid Phase Equilibria 239 (2006) 83.         [ Links ]

17. A. Lucia, J. Thermodynamics 2010 (2010) 238365.         [ Links ]

18. F. de J. Guevara-Rodríguez, Rev. Mex. Fis. 57 (2011) 125.         [ Links ]

19. A. Jarrahian and E. Heidaryan, Fuel 134 (2014) 333.         [ Links ]

20. V. Abovsky, Fluid Phase Equilibria 376 (2014) 141.         [ Links ]

21. D. MacQuarrie, Statistical Mechanics (Harper Collins Publishers, New York, 1976).         [ Links ]

22. T. Kihara, Rev. Modern Phys. 25 (1953) 831.         [ Links ]

23. S. Katsura, Phys. Rev. 115 (1959) 1417.         [ Links ]

24. J.A. Barker and J.J. Monaghan, J. of Chem. Phys. 36 (1962) 2558.         [ Links ]

25. E.H. Hauge, J. of Chem. Phys. 39 (1963) 389.         [ Links ]

26. S. Katsura, J. of Chem. Phys. 45 (1966) 3480.         [ Links ]

27. A.E. Sherwood and J.M. Prausnitz, J. of Chem. Phys. 41 (1964) 429.         [ Links ]

28. A. Pompe and T.H. Spurling, Virial ciefficients for Gaseus Hydrocarbons (C.S.I.R.O., Australia, 1974).         [ Links ]

29. A.E. Hoover, I. Nagata, J. Thomas W. Leland, and R. Kobayashi, J. of Chem. Phys. 48 (1968) 2633.         [ Links ]

30. D.L. Katz and A. Firoozabadi, J. Petroleum Technol. 30 (1978) 1649.         [ Links ]

31. C.A. Renner, J. Chem. Eng. Data 35 (1990) 314.         [ Links ]

32. D.S. Viswanath, J. Chem. Thermodyn. 21 (1989) 989.         [ Links ]

33. S. Angus, B. Armstrong, K.M. de Reuck, V.V. Altunin, O.G. Gadetskii, G.A. Chapela, and J. S. Rowlinson, International Thermodynamic Tables of the Fluid State Carbon Dioxide (Pergamon Press, 1976), ISBN 9780080209241.         [ Links ]

34. N.B. Vargaftik, Tables on the Thermophysical Properties of Liquids and Gases (John Wiley & Sons, New York, 1975).         [ Links ]

35. C.H. Whitson and M.R. Brule, Phase Behavior (Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, Society of Petroleum Engineers, 2000), ISBN 9781555630874.         [ Links ]