Balance de materia

Química. Caudales. Composiciones. Unidades másicas. Disolución

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BALANCE DE MATERIA APLICADO A UN COMPONENTE EN RÉGIMEN NO

ESTACIONARIO

Objetivo.

Obtención de la variación de la concentración de HCl en el interior de un tanque de volumen constante con el tiempo. Para ello se cuantifica el caudal de entrada a dicho tanque, que se mantendrá invariable durante todo el experimento. Este caudal de entrada es igual al caudal de salida, cuya composición coincide con la del interior del tanque (H2O + HCl) ya que está perfectamente agitado.

Una vez finalizada la experiencia compararemos los datos teóricos y los empíricos, analizando las posibles discrepancias.

Introducción teórica.

Los balances de materia permiten conocer los caudales y las composiciones de todas las corrientes de un sistema. En un proceso en el que tienen lugar cambios el balance de materia informa sobre el estado inicial y final del sistema. Los balances se plantean alrededor de un entorno, una determinada región del espacio perfectamente delimitada. El balance de materia tiene la forma:

SALIDA - ENTRADA + ACUMULACIÓN = GENERACIÓN

Según el caso ante el que nos encontremos este balance puede ser modificado, desapareciendo algunos de sus miembros.

En un sistema en régimen no estacionario las variables físicas, químicas, mecánicas y termodinámicas del sistema no permanecen constantes con el tiempo.

La ley de conservación puede aplicarse a la masa total del sistema o a la de cualquier componente individual que pertenezca a éste. Partiendo de la ley de conservación:

SALIDA - ENTRADA + ACUMULACIÓN = GENERACIÓN

SALIDA - ENTRADA: cantidad de propiedad que cruza los límites del sistema en uno u otro sentido por unidad de tiempo.

ACUMULACIÓN: cantidad de propiedad existente en el sistema e un momento dado menos la que había en un instante inmediatamente anterior dividido entre el intervalo de tiempo. Puede ser positiva o negativa, según la cantidad de propiedad contenida en el sistema aumente o disminuya.

GENERACIÓN: cantidad de propiedad que aparece o desaparece dentro del sistema por unidad de tiempo, sin estar presente inicialmente en el sistema y no habiendo atravesado sus límites. Puede ser positiva o negativa según aparezca o desaparezca propiedad. Concretamente en nuestra experiencia la generación es nula.

Balance total de materia expresado en masa.

Es una magnitud conservada, ya que el término de generación es nulo. El balance de materia se expresa como: