El conocimiento de las interacciones intermoleculares nos permite calcular propiedades de las substancias; además nos permite interpretar resultados termodinámicos con base en información obtenida de primeros principios. En la teoría desarrollada en esta tesis proponemos una nueva interpretación de las fuerzas intermoleculares al proponer potenciales intermoleculares esféricos efectivos. Con estos potenciales podemos representar las propiedades de una substancia, cuyo potencial no es esférico, utilizando un potencial esférico efectivo. Los coeficientes viriales son cantidades de gran interés tanto teórico como en las aplicaciones; con coeficientes viriales podemos calcular muchas propiedades de los gases diluidos. Los coeficientes viriales han sido la propiedad clásica para inferir las características de las interacciones intermoleculares. En este trabajo proponemos una teoría exacta, sencilla y práctica para inferir los parámetros intermoleculares de los potenciales efectivos los cuales nos permiten hacer predicciones del coeficiente virial en temperaturas que aún no han sido medidas. Además la teoría permite inferir, dentro de una familia de substancias, los parámetros intermoleculares para substancias que aún no disponemos de información experimental. Establecemos las características que debe tener la información experimental para garantizar potenciales intermoleculares efectivos confiables.
Para comprender el significado de los potenciales efectivos aplicamos primero nuestra teoría a un amplio grupo de substancias modelo (moléculas esféricas de Kihara, moléculas rígidas con un cascarón qtractivo, moléculas lineales de Kihara, Lennard-Jones multicentros, cadenas poliméricas de pozo cuadrado y moléculas polares de Stockmayer); y después a un amplio grupo de substancias reales (Ne, Ar, Kr. Xe, N2, O,, F2, C12, CO, HCI, CO,, CH,, CF,, SF, y etileno) las cuales son de interés en ingeniería. Las mezclas son sistemas de interés en ingeniería química, por ello aplicamos nuestra teoría a las mezclas binarias de gases diluidos donde proponemos nuevas reglas de combinación que nos permiten predecir muy bien las propiedades termodinámicas de la mezcla. Finalmente exploramos el uso de la velocidad adiabática del sonido para caracterizar potenciales intermoleculares efectivos. La velocidad del sonido se destaca por su alta precisión con que puede ser medida, por ello el error experhental de los coeficientes viriales acústicos es un orden de magnitud más pequeño que para los coeficientes viriales volumétricos. En este trabajo obtenemos potenciales intermoleculares efectivos que nos permiten representar la velocidad del sonido y el coeficiente virial dentro del error experimental para un grupo importante de substancias reales (Ar, N,, CO,, CF,, metano, etano, propano, butano y pentano).
Relacionamentos
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