Las propiedades de las mezclas de gases ideales se pueden analizar a partir de las propiedades de sus componentes. La presentación muestra las ecuaciones más importantes para el estudio de mezclas de gases ideales y propone un ejercicio.

1. MEZCLAS DE GASES
IDEALES

2. Mezclas de gases ideales.
• Hasta este momento se ha venido trabajando con
sustancias simples o puras. Ahora se estudiarán las
mezclas de gases como el aire (mezcla de oxígeno,
nitrógeno, argón y otros gases).
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.

3. Análisis de la composición de las
mezclas de gases.
• Análisis gravimétrico
= + + ⋯ + =
La fracción másica del componente i-ésimo se define como:
=
Por lo tanto, el porcentaje en masa de cada componente es:
% = ∙ 100

4. Análisis de la composición de las
mezclas de gases.
• Análisis molar
= + + ⋯ + =
Entonces, la fracción molar de un componente i es:
= , donde =
De esta manera, el porcentaje molar es:
% ! = ∙ 100

5. Análisis de la composición de las
mezclas de gases.
• Fracción atómica (" ): se utiliza generalmente si el compuesto es
una mezcla de átomos.
" =
#$
∑ ( #$ )
Así, el porcentaje atómico de un componente es:
% ( ) = " ∙ 100

6. Análisis de la composición de las
mezclas de gases.
• Porcentaje en volumen: se calcula dividiendo el volumen
individual de cada componente por el volumen total del
sistema y multiplicando por 100.
% * + =
,
∑ ,
∙ 100

7. Masa molecular media
• Es de gran ayuda cuando se tiene una mezcla de gases y se
calcula con las expresiones siguientes:
- = =
∑
=
∑ -
= -
La constante específica de una mezcla de gases es:
. =
./
-

8. Leyes de mezclas de gases
ideales
• En una mezcla de gases ideales, las moléculas de cada
gas se comportan como si estuvieran solas, ocupan todo
el volumen y contribuyen con su presión a la presión
total ejercida. La predicción del comportamiento P-v-T de
mezclas de gases suele basarse en 2 modelos: la ley de
Dalton de las presiones aditivas y la ley de Amagat de
volúmenes aditivos.

9. Ley de Dalton de presiones
aditivas
• La presión total ejercida por una mezcla de gases es igual a la
suma de las presiones parciales de cada gas.
0 = 0
,2
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.

10. Ley de Amagat de volúmenes
aditivos
• El volumen total ocupado por una mezcla de gases es igual a la
suma de los volúmenes de componente puro de cada gas.
, = ,
,3
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.

11. Relación fracción molar-fracción
volumen
• Un gas ideal en una mezcla gaseosa cumple, de acuerdo a los
modelos de Dalton y Amagat, las siguientes expresiones:
0 , = .4 , 0 = .4
• Relacionando estas dos ecuaciones con la ecuación de estado
de gas ideal se tiene:
=
0
0
=
,
,
=

12. Densidad de una mezcla
gaseosa
• La densidad de una mezcla gaseosa está dada por la
siguiente expresión:
5 =
,
=
0 -
.4

13. Límite de aplicación de las leyes de
los gases.
• Las ecuaciones presentadas anteriormente sólo son
válidas para Presiones bajas y Temperaturas altas.
• Puede tomarse como punto de referencia las condiciones
normales.
4 = 0℃
0 = 1 (
• Otra limitación a las fórmulas ocurre cuando hay
condensación de uno de los componentes de la mezcla.

14. Propiedades Termodinámicas de
las Mezclas.
Energía
Interna
Función
únicamente de
la Temperatura
7 = ∑ +
Entalpía
Función
únicamente de
la Temperatura
8 = ℎ
Entropía
Función de la
Temperatura y
la Presión
: =

15. Ejercicio 57. Cap. 13.
Termodinámica. Cengel. 6 ed.
• Un tanque rígido aislado está dividido en dos compartimientos
mediante una mampara. Un compartimiento contiene 2,5
kmol de CO₂ a 25°C y 200 kPa, y el otro compartimiento
contiene 7,5 kmol de gas H₂ a 40°C y 400 kPa. Ahora se quita
la mampara y se permite que se mezclen los dos gases.
Determine a) la temperatura de la mezcla y b) la presión de la
mezcla después de haberse establecido el equilibrio. Suponga
calores específicos constantes a temperatura ambiente para
ambos gases.
Imagen tomada de Cengel, Y. Termodinámica. 6 ed. McGraw-Hill.

16. Datos iniciales:
;<=
= 2,5 @
A=
= 7,5 @
4;<=
= 27℃
4A=
= 40℃
0;<=
= 200 @0
0A=
= 400 @0
Datos obtenidos de tablas:
-;<=
= 44 @D/@
-A=
= 2 @D/@
F2GH=
= 0,657 @J/@D ∙ ℃
F2K=
= 10,183 @J/@D ∙ ℃
Ejercicio 57. Cap. 13.
Termodinámica. Cengel. 6 ed.