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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

24 

Balances de masa y energía 

Para  los  gases  ideales  la  ecuación  de  estado  es:  PV  =  nRT  ,  en  la  cual  P  es  la  presión,  V  el 

volumen, n el número de moles, R es la constante universal de los gases y T es la temperatura. Se 

puede también escribir así: Pv = RT, siendo v el volumen molar (o específico). La constante R tiene 

varios valores, dependiendo de las unidades en las cuales se expresen las variables P, V, n y T. 

Esta ecuación puede aplicarse  para un gas ideal en dos condiciones termodinámicas diferentes 

(o sea con valores diferentes mínimo para una de las variables presión, volumen o temperatura):  

Para el estado 1: P

1

V

1

 = n

1

RT

1

 y para el estado 2: P

2

V

2

 = n

2

RT

2

.  

Dividiendo estas dos expresiones se obtiene la siguiente relación entre los dos estados: 

P

1

V

1

/P

2

V

2

 =  n

1

T

1

/n

2

T

2

.  

Si al pasar el gas del estado 1 al estado 2, no se modifica el número de moles, es decir, la cantidad 

de gas permanece constante, la relación entre los dos estados es: 

P

1

V

1

/P

2

V

2

 =  T

1

/T

2

Si además de la cantidad de gas también permanece constante el volumen: 

P

1

/P

2

 =  T

1

/T

2

Si cambian la temperatura y el volumen, pero no la presión ni la cantidad: 

V

1

/V

2

 =  T

1

/T

2

Si cambian el volumen y la presión, permaneciendo constantes la cantidad y la temperatura: 

P

1

V

1

/P

2

V

2

 = 1 

→ P

1

/P

2

 = V

2

/V

1

Uno de estos estados puede ser el estado de condiciones normales, el cual se define como Te = 

0° C (273 K) y Pe = 1 atmósfera.  

Como en condiciones normales cualquier gas ocupa un volumen de 22,415 litros, para aplicar la 

ecuación de estado de los gases ideales no se necesita saber la naturaleza del gas.  

Algunos valores de R son los siguientes, los cuales sirven para obtener otros valores simplemente 

convirtiendo unidades: 

R = 0,08206 L*atm/ (mol*K) = 62,36 L*mm Hg/ (mol*K) = 10,73 pie

3

*psia/ (lb mol*°R) = 1,987 cal/ 

(mol*K). 

En el caso de una mezcla de gases ideales, por ejemplo A, B y C con número de moles n

A

, n

B

 y n

C

 

respectivamente que están en un recipiente de volumen V a una temperatura T y a una presión 

total P, se pueden utilizar las siguientes expresiones: 

Se  define  la  presión  parcial  del  componente  A  como  la  presión  que  ejerce  este  componente 

cuando se encuentra solo ocupando el mismo volumen V de la mezcla y a la temperatura T de la 

mezcla:  



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