Termodinamica

Calentamiento de Nt gaseoso
Una cierta cantidad de Nz gaseoso a 1 atm de presión se calienta en un intercambiador
de calor. Calcule la cantidad de calor necesario expresado en J, para calentar 3.0g mol
de N2 en los siguientes intervalos de temperatura:
a) 298-673 K (25-400 °C)
b) 298-1123 K (25-850 “C)
c) 673-1123 K (400-850 “C)
Solución: Para el inciso a), la tabla 1.6-1 muestra losvalores de cpm a 1 atm de presión
o menos, que pueden usarse hasta varias atmósferas. Para N2 a 673 K, cpm = 29.68 kJ/
kg mol * K o 29.68 J/g mol * K. Ésta es la capacidad calorífica media para elintervalo
298-673 K.

Sustituyendo los valores conocidos,
calor necesario = (3.0) (29.68) (673 - 298) = 33390 J

Para el inciso b), el valor de cpm a 1123 K (obtenido por interpolación lineal entre1073
y 1173 K) es 31.00 J/g mol * K.
calor necesario = 3.0 (3 1.00) (ll23 - 298) = 76725 J

Para el inciso c), no existe capacidad de calor media para el intervalo 673-l 123 K. Sin
embargo, sepuede utilizar el calor requerido para calentar el gas de 298 a 673 K en el
inciso a) y restarlo del inciso b), lo cual incluye que el calor pase de 298 a 673 K, más
673 hasta 1123 K.
calor necesario(673 - 1123 K) = calor necesario (298 - 1123 K) - calor necesario (298-673) (1.6-5)

Sustituyendo los valores apropiados en la ecuación (1.6-5),
calor necesario = 76725 - 33390 = 43335 J

Alcalentar una mezcla gaseosa, el calor total requerido se determina calculando primero el calor
necesario para cada componente individual y sumando los resultados.
Las capacidades caloríficas de sólidosy líquidos también dependen de la temperatura y son
independientes de la presión. Los valores pueden encontrarse en los apéndices A.2, Propiedades
físicas del agua; A.3, Propiedades físicas decompuestos inorgánicos y orgánicos; y A.4, Propiedades
físicas de alimentos y materiales biológicos, En las referencias (Pl) pueden obtenerse datos
adicionales.

EJEMPLO 1.6-2. Calentamiento de leche...