¿Qué Quieres Preguntar?

TEMA 4. BALANÇOS D’ENERGIA

4.1. Calculeu la calor específica d’un medi de cultiu sabent que conté un 7.5 % de proteïnes, un 2.5 % d’altres components sòlids i un 90 % d’aigua (els percentatges són màssics).
Dades:
Calor específica de l’aigua: 4186.8 J / (kg·K)
Calor específica dels components sòlids: 1674.7 J / (kg·K)
Calor específica de les proteïnes: 837.4 J / (kg·K)

3.87 kJ/kg·K4.2. Calculeu la variació d’entalpia molar en escalfar de 20 a 55ºC una mescla gasosa que conté un 20% molar d’oxigen, un 1% molar de diòxid de carboni i la resta nitrogen. Considereu que la calor específica varia amb la temperatura.

1024 J/mol
4.3. Calculeu la calor de reacció, Hr per la següent reacció:

C5H12 (l) (n-pentà) + 8 O2 (g) 5 CO2 (g) + 6H2O (l)

-3509.54 kJ/mol
4.4.Calculeu la calor de dissolució :
a) si es dissolen 200g de NaOH en 1 litre d’aigua a 25 ºC.
b) Si es dissolen 100 g d’àcid sulfúric en 1 litre d’aigua a 25 ºC.

Dades:
N (mols H2O/mols solut) | Calor dissolució NaOH (KJ/mol) | Calor dissolució H2SO4 (KJ/mol) |
10 | -42.51 | |
20 | -42.84 | |
50 | | -73.34 |
100 | | -73.97 |

a) –212.75 kJ ; b) –74.86 kJ

4.5. Uncorrent de 8000 kg/h d’una dissolució aquosa que conté 7% en pes de NaCl es concentra fins el 40% en un evaporador que funciona en estat estacionari. El corrent introduït s’escalfa a l’evaporador fins a 82ºC. Com element de calefacció s’utilitza 7500 kg/h de vapor saturat a 110ºC, que condensa, sortint el condensat a la mateixa temperatura.
a) A quina temperatura entra la dissolució a l’evaporador?b) Quin cabal de dissolució concentrada s’obté contínuament?

Dades:
Calor específica de la dissolució de NaCl de 7 % = 3.95 kJ/kg·K
Calor específica de la dissolució de NaCl de 40 % = 2.86 kJ/kg·K
Calor de vaporització de l’aigua a 82ºC = 2300 kJ/kg
Calor de vaporització de l’aigua a 110ºC = 2280 kJ/kg

a) 21.24ºC ; b) 1400 kg/h

4.6. Es bombeja un medi de cultiu amb un cabal de2000 kg/h a 30ºC a un escalfador on s’escalfa fins a 70ºC. El corrent d’aigua emprat en escalfar el medi entra a 95ºC i surt a 85ºC. La capacitat calorífica del medi de cultiu tractat és de 4,06 kJ/kg·K i la de l’aigua 4.21 kJ/kg·K. Els corrents de medi de cultiu i aigua estan separats per una superfície metàl·lica a través de la qual es transfereix la calor i que les separa físicament. Feu unbalanç de calor del sistema calculant el cabal d’aigua necessari i la quantitat de calor transferida al medi de cultiu suposant que no es donen pèrdues de calor.

7715 kg H2O/h ; 324800 kJ/h

4.7. En un procés continu en estat estacionari es mescla un corrent d'aigua a 10 ºC amb un de vapor d'aigua a 110ºC i s'obté un corrent d'aigua a 60 ºC. L'equip està aïllat tèrmicament i les pèrdues de calora l'exterior són menyspreables. Per cada 100 kg/h d'aigua a 60ºC, quant de vapor s'ha d'afegir?

Dades
La calor específica del vapor d'aigua és de 1.89 kJ/kg.K, la de l'aigua líquida de 4.18 kJ/kg.K i la calor latent de vaporització a 100ºC és de 2259 kJ/kg.
7.87 kg vapor/h

4.8. En molts processos bioquímics s’utilitza lactosa com a nutrient que és oxidada segons:

C12H22O11 (s) + 12 O2(g) 12 CO2 (g) + 11 H2O (l)

Calculeu la calor obtinguda de l’oxidació complerta de la lactosa (combustió) a 37ºC, (temperatura a la que es donen moltes reaccions bioquímiques)

Dades:
La calor de combustió per aquesta reacció: Hºc = -5648.8 · 103 J / mol.
Cpm lactosa (s) = 1.20 J / g·K;
Pes molecular lactosa = 342.3 g massa / mol.
-5642.14·103 J/ mol lactosa

4.9. S’ha de bombaraigua des d’un llac fins a un punt situat damunt una muntanya propera al llac. El cabal d’aigua és 37.5 l/min i el diàmetre intern de la canonada és 2.5 cm. Es disposa d’una bomba de 6kW de potència. La pèrdua d’energia deguda a la fricció és de 0.014 L, essent L la llargada de la canonada. Calculeu la màxima alçada a què es pot elevar l’aigua si la canonada descriu un angle de 30º.

975.7 m...