Ejemplos de uso del diagrama Txy

00:20:08
https://www.youtube.com/watch?v=aIA0wYMpDPs

Résumé

TLDREl video trata sobre la resolución de ejercicios relacionados con el calentamiento y enfriamiento de mezclas utilizando diagramas de fase, específicamente el diagrama P-X. Explica cómo manejar una mezcla de benceno y tolueno, observando cambios de temperatura y composición en los estados de líquido y vapor bajo presiones constantes. Se realizan cálculos para determinar puntos de burbuja y rocío, y se ilustra cómo interpretar los cambios en las fracciones molares y las cantidades de líquido y vapor. El video también aborda el balance de materia para mezclar componentes y el cálculo de la fracción condensada, usando ejemplos específicos y principios como la ley de Raoult.

A retenir

  • 📉 Uso de diagramas P-X para análisis de fases.
  • 📈 Determinación de temperatura de burbuja y rocío.
  • 🔍 Análisis de la composición en el equilibrio.
  • ⚙️ Aplicación de la ley de Raoult para cálculos de fase.
  • 📊 Balance de materia en procesos de condensación.
  • 🔥 Evolución de estados en calentamiento de mezclas.
  • 💧 Comportamiento de mezclas en equilibrio líquido-vapor.
  • 📐 Interpretación gráfica de cambios de temperatura y composición.
  • 🔄 Evaluación de las fracciones molares durante cambios de fase.
  • 📝 Ejercicios aplicados para entender principios de termodinámica.

Chronologie

  • 00:00:00 - 00:05:00

    En el video, se realizan tres ejercicios usando el diagrama Px y se explica su uso en una mezcla que se calienta de 65 a 105 grados centígrados a una atmósfera. Se empieza con una mezcla de 50% benceno y 50% tolueno. El proceso inicia en el estado líquido, se calienta y se observa que al llegar a cierto punto aparece la primera burbuja, cuya temperatura y composición se calculan. Se explica cómo el calentamiento continuo genera más vapor que cambia las fracciones molares de las fases líquida y vapor, destacando que la cantidad de líquido disminuye y la del vapor aumenta, al igual que las fracciones molares del benceno y tolueno cambian en el proceso.

  • 00:05:00 - 00:10:00

    Se continúa con preguntas sobre el cambio de estado de la mezcla: a qué temperatura se evapora la última gota y su composición, que se resuelve usando el diagrama. Se explica que conforme se calienta, todo el líquido se convierte en vapor, y se detalla el comportamiento de las curvas en el diagrama para mezclas puras como el benceno y el tolueno. Se menciona que si se calienta únicamente benceno, comenzará a evaporarse a 80 grados. Se muestran las temperaturas de ebullición normal para ambos componentes obtenidas del diagrama, y se describe cómo el calentamiento a presión constante implica cambios en fases hasta evaporar completamente el líquido.

  • 00:10:00 - 00:15:00

    Se presenta un ejercicio para practicar con una mezcla gaseosa que se enfría a presión constante de 115 a 65 grados centígrados. Se detallan varios puntos a analizar para este caso, incluidas respuestas para algunas preguntas planteadas como determinar la temperatura del punto de rocío y la composición de la primera gota líquida. Se termina sugiriendo hacer un balance de materia para entender la separación por condensación de forma similar a ejemplos previos con un enfoque en el uso del diagrama para obtener soluciones aproximadas de las fracciones en estado de equilibrio.

  • 00:15:00 - 00:20:08

    El ejercicio final involucra una mezcla estimulada en 120 grados centígrados que se condensa a 95 grados. Se emplea el diagrama para resolverlo, identificando las fracciones líquidas y de vapor, y cómo estas son influenciadas por la temperatura dada. Se sugieren cálculos adicionales para que los espectadores resuelvan balances de materia, y se les desafía a repetir el procedimiento con variaciones de temperatura para observar cómo aumentaría la cantidad de líquido condensible. El capítulo concluye exhortando a los estudiantes a practicar ampliamente estos métodos.

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Vidéo Q&R

  • ¿Qué es un diagrama P-X?

    Es un gráfico que representa el equilibrio de fases en una mezcla binaria, mostrando las composiciones y temperaturas de liquidus y vaporus a presión constante.

  • ¿Cómo se determina el punto de burbuja en un diagrama de fases?

    Se identifica en el diagrama donde la línea de equilibrio líquido-vapor es alcanzada al calentar la mezcla, marcando el inicio de la formación de burbujas.

  • ¿Qué sucede cuando se toca la curva de burbuja en una mezcla binaria?

    Comienza a formarse vapor en la mezcla, indicando el inicio del cambio de fase de líquido a vapor.

  • ¿Qué indica el punto de rocío en un diagrama de fases?

    Es la temperatura a la cual se condensa la última burbuja de vapor al enfriar la mezcla, marcando el inicio del cambio de fase de vapor a líquido.

  • ¿Qué papel juega la ley de Raoult en estos ejercicios?

    Permite calcular las presiones parciales de los componentes en equilibrio líquido-vapor, esencial para entender la composición de las fases.

  • ¿Cómo se determina la composición de la primera burbuja o gota en un diagrama?

    Se trazan las líneas hasta los ejes de composición desde el punto de la curva de burbuja o rocío en el diagrama.

  • ¿Qué es la fracción condensada?

    Es la proporción de una corriente alimentada que se convierte en líquido tras la condensación durante el enfriamiento.

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    en este vídeo vamos a hacer tres
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    ejercicios
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    usando el diagrama px y el lanzan a tu
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    lado
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    qué tiene que ver con lo que hemos
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    estado viendo
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    y aquí ya está el diagrama
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    y anuncian que se usa el diagrama te
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    quise para lanzar a todos los no
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    considerando una mezcla y simular que se
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    calienta de 65 a 105 grados centígrados
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    a una atmósfera
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    entonces es este arma porque está una
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    atmósfera y lo que nos dice es tenemos
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    una mezcla que estamos en este punto es
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    estimular es decir es puntos de 50%
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    benceno 50% terreno y lo que nos dice es
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    que lo vamos a calentar la presión
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    constante de ese punto en azul que
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    dibuje hasta su aplicación
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    nos pide pues que nos desplacemos
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    y pues ahí te contestaremos una serie de
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    preguntas a qué temperatura se forma la
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    primera burbuja es la primera pregunta
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    lo que aprendimos pues es que
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    si tocamos la curva hasta que esté
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    contra x
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    y nos venimos acá hacia la izquierda
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    esto es
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    la temperatura el punto de burbuja la
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    temperatura del montón
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    de burbujas
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    digamos que es
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    no es que son 92 de las sentidas
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    este sería pues la temperatura del punto
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    de burbuja
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    y la segunda pregunta es cuál es la
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    composición de esa burbuja ese tamaño
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    ya lo sabe vamos a hacer nos desplazamos
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    colgaste
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    contra yen
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    bajamos al dejen
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    x y esta es la composición de esa
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    primeros
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    burbujas
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    digamos que es aproximadamente
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    0.74
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    de benceno vapor formol
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    y pues el resto es persona
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    todos vamos a obtener del diagrama luego
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    dice el tercer planta pesada con las
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    cantidades de líquido y vapor y las
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    composiciones conforme ocurre el
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    calentamiento entonces empiezas en este
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    punto donde sólo hay líquido
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    y empiezas a subir
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    sigue viendo sólo líquido no ha cambiado
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    la composición ni la cantidad de líquido
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    sólo se está calentando
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    pero luego tocamos la línea t
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    xy donde aparece la primera burbuja
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    pérez de expresión
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    y ya establecimos que esta es la
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    composición de la primera burbuja si
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    seguimos calentando
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    ya entonces se forma más vapor y
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    pues ya hay composiciones
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    esta sería la composición para el
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    líquido
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    y está fuera
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    el vapor
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    entonces qué fue lo que pasó que la
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    confusión del vapor pues se está
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    moviendo hacia acá
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    del líquido también están disminuyendo
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    de este punto de aquí donde tienes sólo
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    líquidos conforme subes a este punto y
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    sigue subiendo generando cada vez más
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    vapor a costa del líquido
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    o escribir aquí respuestas
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    la cantidad
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    del líquido
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    disminuyendo
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    en la cantidad de vapor
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    aumentando
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    y lo que vemos es que tanto x b
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    disminuye como lleve
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    la fracción molde en el líquido el nuevo
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    porn del benceno está disminuyendo
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    todo eso ocurre en la región de está
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    donde coexisten las dos fases
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    la pregunta 4 a qué temperatura se
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    vaporizan la última gota lista
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    y eso pues también lo vamos a obtener el
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    diagrama
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    lo vamos a extraer de este punto cuando
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    tocamos la curva se contrae
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    y la temperatura pues la leemos acá
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    esta sería la temperatura a la que
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    a la que donde tenemos la última gota
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    que va a convertirse en vapor juntos es
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    decir que es 90 x
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    aproximadamente
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    esta temperatura sería la temperatura
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    del punto de rocío
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    y la planta 5 es cuál es la composición
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    de esta última gota que va por aquí pues
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    la obtenemos también del diagrama
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    pero ahora nos paramos aquí y bajamos a
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    leer la composición
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    de aproximadamente es punto 28
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    de esa última gota sería xv en
  • 00:05:34
    3.28 amor
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    de benceno del líquido hormona
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    y el resto pues esto lo hago
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    desde la composición de la última gota
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    que es todo lo que queda del líquido si
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    seguimos calentando pues ya todo es a
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    bogotá se evapora y ya solo tenemos una
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    mezcla gaseosa
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    la punta seis puntos apuntó edición
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    normal del benceno y las siete la del
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    tono y ya sabemos que esa información
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    extraemos de los extremos ésta
  • 00:06:16
    corresponde a xv e igual a cero
  • 00:06:18
    x
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    entonces esta temperatura de aquí debe
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    ser la temperatura normal de ebullición
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    del tolueno
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    mientras que el punto de acá pues es x b
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    igual a 1
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    y entonces debe ser la temperatura
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    normal de bullicio y por los dolores son
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    aproximadamente de 110 y 80 grados
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    sentidos
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    entonces 80
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    para este 110 por esto más o menos
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    obtenidos del diagrama
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    y la última pregunta de este ejercicio
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    es qué sucede si hacemos el proceso de
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    calentamiento pero sólo tenemos benceno
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    entonces
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    con los estados preguntando es la hora
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    que estás aquí y te vas a desplazar
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    sobre esta línea
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    y todo
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    y vas a calentar bolsita llegar a tocar
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    qué es lo que sucede y lo único que va a
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    pasar es exactamente lo mismo a la
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    temperatura de
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    lo que les vencerán todos estamos de
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    lotina
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    benzema
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    descubrimos
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    y vamos a tocar desde este punto que
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    dijimos que era aproximadamente 80
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    sentidos es que lo que se decía si
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    empezamos con él pues a 80 grados
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    centígrados
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    se forma la primera burbuja
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    sigue teniendo su punto de de burbujas
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    y lo que me ocurre como no como las dos
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    curvas la curva t contra xy t con
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    trayectos colapsan en ese punto no hay
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    como tal dos fases y entonces lo único a
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    pasar es que en 80 se empieza a
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    vaporizar
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    y se sigue evaporando
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    y esa misma temperatura
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    y sigue autorizando hasta
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    evaporarse completamente
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    puedes ocurrir a 80 céntimos
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    posteriormente podemos calentar ya el
  • 00:08:54
    vapor
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    hasta los puntos que nos quedan
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    hasta los 105
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    entonces llegamos ahí y seguimos
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    calentando hasta tocar este punto con
  • 00:09:25
    era líquido menciona el líquido llegó 80
  • 00:09:28
    y se detiene el sistema hasta que se
  • 00:09:30
    evapora
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    la primera bruja pero sigue evaporando
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    parando todas las 80 hasta que
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    desaparece todo el líquido y entonces si
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    podemos seguir calentando
  • 00:09:39
    bueno
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    por aquí está otro ejercicio
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    y es con el mismo diagrama pero ahora
  • 00:09:49
    empezamos con una mezcla gaseosa y ahora
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    estamos en la parte en la región de
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    vapor y vamos a enfriar
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    115 a 65 y seguimos a presión constante
  • 00:10:03
    ahí están las preguntas esto va a crear
  • 00:10:06
    como ejercicio para que ustedes las
  • 00:10:09
    contesten voy a las preguntas dice con
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    la mezcla de 60% benceno y 40% tolueno y
  • 00:10:15
    le entremos de 115 a 65 bueno es decir
  • 00:10:19
    lo va a representar aquí
  • 00:10:22
    estamos aquí
  • 00:10:23
    y vamos a bajar pues hasta acá vamos a
  • 00:10:27
    seguir esta trayectoria
  • 00:10:31
    la pregunta es cuál es la temperatura
  • 00:10:32
    del punto de rocío la segunda es cuál es
  • 00:10:35
    la composición de la primera gota
  • 00:10:36
    líquida la tercera es qué sucede con las
  • 00:10:38
    cantidades de líquido y vapor y las
  • 00:10:40
    composiciones conforme ocurre el
  • 00:10:41
    enfriamiento a que la cuarta es a qué
  • 00:10:43
    temperatura se condensa la última
  • 00:10:45
    burbuja y el 5 es cual la composición de
  • 00:10:50
    esta burbuja antes lo voy a hacer yo
  • 00:10:52
    queda como ejercicio
  • 00:10:55
    finalmente hagamos un balance
  • 00:11:00
    balance en materia donde tengamos dos
  • 00:11:03
    especies condensa bless lo vamos a
  • 00:11:07
    resolver con el diagrama
  • 00:11:15
    vamos a tener me considero una mezcla
  • 00:11:17
    similar
  • 00:11:25
    el anciano italiano
  • 00:11:45
    120
  • 00:11:51
    95 de los sentidos como una hermosa
  • 00:11:56
    entonces
  • 00:12:05
    hoy voy a hacer vamos a tener
  • 00:12:14
    vamos a etiquetar vamos el procedimiento
  • 00:12:16
    normal
  • 00:12:19
    y un poco de información adicional la
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    corriente que entra son 100 moles son
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    100 moles de mezcla y el enunciado de
  • 00:12:26
    que es estimular
  • 00:12:27
    es decir hay puntos 5 moles de benceno
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    a pulso
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    tolueno
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    y entramos a 120 los sentidos y una cosa
  • 00:12:43
    que perseguimos aquí pues es condensar
  • 00:12:45
    igual separan
  • 00:12:47
    tratamos de separar los componentes de
  • 00:12:49
    esta mezcla pero por enfriamiento
  • 00:12:52
    entonces de la parte superior va a salir
  • 00:12:55
    una corriente del inferior de acero
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    ya saben pues que liquida y vapor a eso
  • 00:13:01
    se refieren estas corrientes
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    vamos a asignar nv para los moldes de la
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    corriente vapor
  • 00:13:09
    y nl
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    para los de la corriente líquida con su
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    respectivo etiquetado de fracciones
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    quiero hacer lleven
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    nueva por formón
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    nos lleve que es el tolueno
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    con la nueva por mientras que compuesta
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    nada mas x ven
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    r no líquidos formol
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    y uno menos
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    desde un líquido
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    y estas dos corrientes de acá pues
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    siguen estando a
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    a una atmósfera pero la temperatura de
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    ellas es 95 resentidos ya resolvemos un
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    problema es similar con ecuaciones aquí
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    vamos a resolverlo al menos en parte
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    pero con el diagrama porque es lo que
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    nos dice por caminos
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    bueno entonces este diagrama
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    vamos a análisis de grados de libertad
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    de cuatro incógnitas incógnitas
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    en cuentas son en el bb nl ii x4
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    necesitamos cuatro ocasiones dos
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    ecuaciones que salen de los balances
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    podemos hacer 2
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    tenemos los componentes
  • 00:15:01
    y
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    son dos compuestos condensadores podemos
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    usar adulta
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    podemos hacer dos veces
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    la ley de raúl una para cada componente
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    también serían dos ecuaciones
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    la libertad que nos dan cero
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    bueno entonces si usamos el diagrama
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    también podemos usar el diagrama para
  • 00:15:35
    obtener las fracciones x de tv3 que es
  • 00:15:39
    por lo que nos están
  • 00:15:42
    lo que no se está pidiendo del universo
  • 00:15:46
    y otra vez
  • 00:15:54
    el diagrama
  • 00:15:57
    y nos dice que somos estimulados
  • 00:16:01
    y estamos va por entonces andamos por
  • 00:16:04
    acá
  • 00:16:09
    y lo que dice es que vamos a bajar a 95
  • 00:16:12
    otras al entonces la línea que
  • 00:16:13
    representa los 95 grados
  • 00:16:18
    y lo que hice es entonces que vamos a
  • 00:16:20
    entrar en 120 y vamos a llegar hasta
  • 00:16:23
    este punto
  • 00:16:25
    donde caemos en donde coexisten las dos
  • 00:16:28
    fases
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    un equipo ya sabemos que la línea en
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    rojo si bajamos
  • 00:16:35
    al eje x
  • 00:16:38
    representa
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    xd
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    y esto representa
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    llevé
  • 00:16:52
    entonces digamos que este es una
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    solución aproximada digamos que es punto
  • 00:16:58
    38
  • 00:17:00
    y estar acá 962
  • 00:17:13
    es entonces ya está resolviendo ya está
  • 00:17:15
    usando la ley de raúl ya esa solución es
  • 00:17:19
    el trazado que hicimos en realidad pues
  • 00:17:21
    utiliza estas dos actuaciones ya permite
  • 00:17:24
    establecer entonces
  • 00:17:28
    qué xb
  • 00:17:32
    en 0.38
  • 00:17:35
    el líquido formol
  • 00:17:38
    y llerena
  • 00:17:42
    1
  • 00:17:44
    un líquido por mal
  • 00:17:49
    eso ya usábamos el diagrama
  • 00:17:54
    y lo que quedaría entonces de encontrar
  • 00:17:56
    son además de estas cantidades eso no lo
  • 00:17:59
    voy a hacer no va a hacernos través
  • 00:18:00
    habría que escribir los dos
  • 00:18:02
    los dos balances entonces es optando a
  • 00:18:05
    que el ejercicio entonces resolver
  • 00:18:10
    balances de marca
  • 00:18:17
    con cálculos
  • 00:18:20
    en nieve y nl adicionalmente van a
  • 00:18:23
    calcular
  • 00:18:27
    la fracción condensada
  • 00:18:34
    cuánto de específicamente de lo que
  • 00:18:37
    metimos la corriente que alimentamos la
  • 00:18:41
    corriente que alimentamos los moles que
  • 00:18:42
    alimentamos son 100 y de la fracción
  • 00:18:45
    condensada pues es cuánto líquido
  • 00:18:48
    pudiste genera entonces encontramos
  • 00:18:51
    condensada es ml
  • 00:18:56
    y entre 100 lo que puede condensar entre
  • 00:18:58
    lo que alimenta entonces terminan
  • 00:19:01
    también
  • 00:19:03
    en este ejercicio para calcular el nivel
  • 00:19:05
    nl y la fracción condensada
  • 00:19:10
    y como también como ejercicio lo vana
  • 00:19:14
    y van a bajar la temperatura
  • 00:19:18
    92.5 fm escribe
  • 00:19:22
    por objetivos
  • 00:19:27
    si bajan
  • 00:19:29
    la temperatura
  • 00:19:34
    92 puntos 5 grados centígrados
  • 00:19:38
    en lugar de estas repiten
  • 00:19:42
    y como estamos empleando más deberíamos
  • 00:19:44
    de condensar más deben ir a aumentar y
  • 00:19:49
    háganlo no lo que está aquí en naranja y
  • 00:19:51
    luego repiten todo lo que hicimos aquí
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    pero para de saná battle para todo
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    eso sería
  • 00:19:59
    todo
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    del capítulo 6 infantil terminado
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