Una ecuación de estado cúbica para sustancias puras que modela la presión como la suma de un término repulsivo (volumen excluido) y un término atractivo cuya magnitud depende de la temperatura (habitualmente con dependencia 1/√T), destinada a representar el comportamiento P–V–T con precisión moderada para fluidos no polares o débilmente polares en condiciones moderadas.

Principio

La EOS descompone las contribuciones intermoleculares en repulsión de corto alcance (parámetro b) y atracción de mayor alcance (parámetro a con dependencia explícita de la temperatura), generando un polinomio cúbico en volumen molar cuyas raíces dan factores de compresibilidad y permiten estimaciones aproximadas de EVL y densidades.

Demostración

Escenario ilustrativo: dado un hidrocarburo puro a temperatura y presión moderadas, calcular los parámetros RK a partir de propiedades críticas, resolver el cúbico para el volumen molar a la P y T dadas, obtener el factor de compresibilidad y comparar raíces líquida y vapor para estimar el comportamiento de fase; secuencia: propiedades críticas → parámetros RK → resolver cúbico → Z y estimaciones de fase.

Aplicación incorrecta

Aplicar Redlich–Kwong a cálculos en fase líquida densa o a sustancias altamente polares/asociativas esperando densidades líquidas precisas. El razonamiento plausible es que una EOS cúbica modela P–V–T de forma genérica, pero el error es ignorar las limitaciones conocidas de RK: subestima densidades líquidas y representa mal el comportamiento en la región crítica para muchas sustancias.

Consecuencia

RK proporciona estimaciones simples y computacionalmente baratas del factor de compresibilidad en fase gaseosa y tendencias generales de EVL útiles en cribado y diseño preliminar; confiar en RK para diseño detallado en fase líquida o cerca del crítico puede producir errores importantes en densidades, límites de fase y cálculos térmicos/flujo derivados.

Inversión

Para mejorar predicción de densidades líquidas y representación del crítico, deben emplearse EOS cúbicas modificadas (Soave–Redlich–Kwong, Peng–Robinson) u EOS más sofisticadas con funciones de temperatura ajustables y reglas de mezcla; para fluidos muy polares o asociativos, considerar modelos de coeficiente de actividad o EOS con términos de asociación.

Límite

Dentro: fluidos puros no polares o débilmente polares a presiones y temperaturas bajas a moderadas alejadas del punto crítico donde bastan estimaciones groseras de densidad y EVL. Caso límite: condiciones cercanas al crítico o presiones más altas donde RK empeora. Fuera: cálculos de líquidos densos, sustancias polares/asociativas, electrólitos y sistemas que requieren densidades líquidas precisas.

Tensión semántica

Simplicidad de EOS cúbicas ↔ Precisión: Redlich–Kwong representa una EOS cúbica simple y económica pero limitada en precisión en la fase líquida y región crítica, lo que genera tensión con EOS más complejas o enfoques por coeficientes de actividad que son más precisos pero más costosos y parametrizados.

Síntesis

Redlich–Kwong es una EOS cúbica históricamente relevante y simple: úsela para estimaciones rápidas y aproximadas P–V–T y EVL de fluidos no polares, pero cambie a formas mejoradas u otros modelos cuando las densidades líquidas, el comportamiento crítico o las interacciones específicas sean determinantes.