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En un recipiente a presión constante hay 2 mol de CO2 en equilibrio con 1 mol de H2O a 25 ºC y 100 kPa. Se pide:
a) Cantidad de agua condensada.
b) Incremento de temperatura necesario para que se evapore toda.
c) Calor que ha de recibir el fluido encerrado.

Datos:

>	read`../therm_eq.m`:read`../therm_const.m`:read`../therm_proc.m`:with(therm_proc):

>	su1:="CO2":su2:="H2O":dat:=[n1=2*mol_,n2=1*mol_,T1=(25+273.15)*K_,p1=100e3*Pa_];

Adat va a ser para el CO2 en vez del aire seco.

>	Adat:=get_gas_data(su1):Adat:=subs(c[p]=c[pa],R=R[a],M=M[a],T[b]=nada,[Adat]):Wgdat:=get_gas_data(su2):Wgdat:=subs(c[p]=c[pv],R=R[v],M=M[v],[Wgdat]):Wldat:=get_liq_data(su2):Wdat:=op(Wgdat),Wldat:get_pv_data(su2):dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:

a) Cantidad de agua condensada.

En primera aproximación, en condiciones ambientes, el agua estará casi toda líquida y el CO2 vasi todo gaseoso.

Para una mejor aproximación, las mezclas bifásicas CO2-H2O las modelizaremos como las de aire_seco-agua, i.e. con la ley de Raoult para el agua, y gas insoluble en el líquido (pese a que el CO2 se disuelve mucho más que el aire seco).

La fracción másica de agua disuelta en la fase gaseosa será:

>	eq8_2;pv1:=subs(dat,evalf(subs(dat,pv(T1))));xv1:=subs(dat,pv1/p1);eqxv:=xv=nv/(nv+na);nv1:=subs(xv=xv1,na=n1,dat,solve(%,nv));nl1:='n2-nv1';nl1:=subs(dat,%);

i.e., en la fase gaseosa hay un 3,2% de H2O (0,066 mol), luego, en la fase líquida habrá 0,93 mol de H2O (no estaba mal la suposición inicial de toa el agua líquida).

b) Incremento de temperatura necesario para que se evapore toda.

A esa Tmin la xv debe ser la total 1/(1+2)=0,33; i.e. buscamos la T de equilibrio a 100 kPa con una sola fase (gaseosa, pero saturada) y 33% molar de H2O y 67% de CO2, o, lo que es lo mismo, la T de equilibrio bifásico del agua pura a 33 kPa.

>	xv_vsat:=n2/(n1+n2);xv_vsat_:=subs(dat,%);pv_vsat:='xv_vsat*p1';pv_vsat_:=subs(dat,%);Tv_vsat_:=subs(dat,evalf(subs(dat,solve(pv_vsat_=pv(T),T))));'Tv_vsat'=TKC(%);

i.e. hay que subir la temperatura desde 25 ºC hasta 72 ºC para que se vaporice toda el agua.

c) Calor que ha de recibir el fluido encerrado.

Será el de vaporizar el agua líquida más el de calentar todo.

>	eqBE:=DE=Q+W;eqBE:=Q=DH;eqBE:=Q=na*M[a]*c[pa]*(T2-T1)+'nl1'*M[v]*hlv1+n2*M[v]*c[pv]*(T2-T1);hlv1:=subs(c[p]=c[pv],Wdat,T=T1,dat,hlv(T));Q_:=subs(eqBE,na=n1,T2=Tv_vsat_,Adat,Wdat,dat,Q);

i.e. el fluido ha de recibir 46 kJ (aprox. vaporizar 1 mol a 44 kJ/mol).

Nota. A 25 ºC y 100 kPa, la solubilidad del CO2 en H2O es de 32 mol/m3=1,4 kg/m3; se ha despreciado x(CO2,liq)=0,00058 frente a 1 (mejor dicho, frente a x(H2O,gas)=0,032 que se ha retenido).

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