calculo de proceso

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Solución: En primer lugar, hay que analizar qué términos pueden simplificarse en la
ecuación de balance de energía. El calor Q, trabajo W y los cambios de entalpía H son
despreciables o nulos. Se consideran solo los cambios en energía cinética y potencial para el
matero, que ocurren cuando el mismo cae desde el punto 1 (la ventana del edificio) hasta el
punto 2 (la cabeza del hombre).Por lo tanto, el balance energético resulta en:
E p  Ek  ( E p2  E p1 )  ( Ek2  Ek1 )  0 .

(4.36)

Si la referencia para la altura h se toma a nivel de la acera, se tiene que:
1m
h1  2,5 m  5 pisos  120 cm 
 13,7 m
 


 100 cm


PB  4 pisos
altura de la ventana

h2  175 cm 

1m
 1,75 m .
100 cm

La velocidad inicial del matero, v1 , es cero.La velocidad final, v2 , deberá ser
calculada. La masa del matero, en kilogramos, es 0,900 kg.
Parte (a). La energía de impacto es la energía cinética en el punto 2. Sustituyendo los datos y
variables en la ecuación (4.36) se tiene que:
mg (h2  h1 )  ( Ek2  Ek1 )  0,900  9,81 (1,75  13,7)  Ek2 

1 0,900
0  0
2 1

Ek2  105,5 J .
Parte (b). La velocidad v2 con que impacta elmatero la cabeza del hombre se puede
determinar a partir de la energía cinética en el punto 2.
Ek2 

1 m 2
v2  105,5 J  v2 
2 gc

2  1 105,5  m 2 
 15,31 m/s.
0,900  s 2 
 

4.3 Termoquímica
En esta sección se consideran algunos aspectos básicos de la termoquímica, que ayudan a
explicar los cambios energéticos (en forma de calor) en procesos en los que ocurre cambioquímico. Hagamos la aplicación de estos conceptos a sistemas en que no se considera la
contribución de la energía mecánica (variaciones de energía potencial y cinética
despreciables) y que no intercambian trabajo con el medio.
Toda reacción química involucra desprendimiento o absorción de energía en forma
de calor. Las reacciones químicas pueden llevarse a cabo a presión constante (en atmósferaabierta a presión atmosférica aproximadamente igual a 1 atm) o a volumen constante (el
Apuntes de Procesos Químicos para Ingeniería de Sistemas

Claudia S. Gómez Quintero

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volumen del recipiente donde ocurre la reacción). Por lo general, las reacciones químicas
ocurren a presión constante, por lo cual los cambios de calor experimentados se asocian a la
variación de entalpía, esdecir: Q  H . Si la reacción ocurre a volumen constante,
entonces Q  U (aunque este caso es poco común).

4.3.1 Propiedades de la entalpía
La entalpía, al igual que la energía interna, es una función de estado del sistema. Es decir,
que H y U son las mismas para un cambio de estado dado de una determinada
sustancia, sin importar la trayectoria que siga la sustancia desde su estado inicialhasta su
estado final. Solo importa el estado inicial y el estado final de la misma. Afortunadamente
esto es así, pues aunque no es posible medir valores absolutos de entalpía en estados
específicos, sí es posible determinar de manera experimental H y U para cambios de
estado específicos.
La entalpía H es una magnitud extensiva: está asociada a la cantidad total de
energía contenida enlas sustancias que toman parte en el proceso. Suele utilizarse
ˆ
preferiblemente la entalpía específica, H , en unidades de energía por unidad de masa, la
ˆ
cual cumple que: H  m H . Además, la entalpía es aditiva, lo que permite establecer
ecuaciones en el balance de energía que pueden ser manipuladas algebraicamente para llegar
a una solución.
Cuando en un proceso el valor de H esnegativo, se dice que el proceso es
exotérmico o que desprende energía (en forma de calor). Si el valor de H es positivo, se

dice que el proceso es endotérmico, por lo que requiere absorción de energía del entorno.
Por ejemplo, la reacción de combustión del carbono (ec. 4.37) es una reacción exotérmica
pues genera 393,51 kJ de energía por mol de carbono quemado.
C(s) + O2 (g)  CO2 (g)

º...