termodinamica

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Sistemas Abiertos
• Un intercambiador de calor es un equipo para calentar o enfriar

corrientes de líquidos. Un esquema es:

• a) Cuánto calor se requiere para calentar un flujo de 100 mol/h

de benceno de 25°C hasta líquido saturado. La presión se
mantiene constante a 1 atm.
• b) Si se utiliza como fuente de calor vapor de agua saturado a
2 atm, el cualsale del intercambiador como líquido saturado a
2 atm, calcule el flujo másico necesario para calentar el
benceno

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Sistemas abiertos: Mezclas
• Se desea calentar un flujo constituido por una mezcla de 50

mol/h de agua, 30 mol/h de etanol y 40 mol/h de tolueno
desde 25°C hasta 70°C, Si el proceso se efectúa a presión
constante de 1 atm, ¿cuánto calorse requiere?
• Calcule el flujo másico del vapor necesario para calentar la

mezcla, si éste entra al intercambiador a P 300kPa y T
240°C y sale líquido saturado a P 1 atm.

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Presión de Saturación o presión de vapor
• Se define como la presión que ejerce el vapor de un líquido o

un sólido que se encuentra en equilibrio con éste.

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Presión de Saturación o presión de vapor
• Una expresión para el cálculo de la presión de saturación en

función de la Temperatura, fue propuesta por Antoine. La
forma y constantes de la ecuación están en el apéndice B.2.
• En Celaya la presión es de 750 mmHg en promedio, ¿a qué

temperatura hierve el agua?

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Calor latente devaporización
• Es el cambio de entalpía asociado al cambio de estado de

agregación (líquido a gas ó gas a líquido).
• Para una sustancia pura, éste cambio de estado de agregación
ocurre a Temperatura constante.
• La manera exacta para calcular el calor latente de
vaporización es mediante la ecuación de Clapeyron:

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Calor latente de vaporización
• Existencorrelaciones útiles y sencillas para calcular de

manera aproximada el valor de H vap :

1

• Riedel: Para temperatura normal de ebullición, Pc en bar

1.092 ln
0.930

2

1.013

• Watson: Para otra T, conociendo una inicial

1
1

.

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Calor latente de vaporización
• Se

desean calentar 100 moles de benceno, de una
Temperatura inicial a 20°Chasta un T final de 200°C a P = 2
atm. ¿Cuánto calor se requiere?

• Se desean calentar 50 moles de benceno y 50 moles de

toueno, de una Temperatura inicial a 20°C hasta un T final de
300°C a P = 5 atm. ¿Cuánto calor se requiere?

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O. Castrejón

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Gas Reales: Ecuaciones de estado
• Exhibe propiedades que no pueden ser explicadas
enteramente utilizando la ley de los gasesideales.
• Efectos de compresibilidad.
• Capacidades calorificas variables.
• Fuerzas de Van der Waals

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Gases reales
• Calcule el radio de un tanque esférico que se utiliza para

almacenar 500 kg de n-butano a 700°C y 11 atm, usando:
a)Ley del gas ideal, b) VDW, c) RK, d) Virial, e) LeeKesler f) B-W-R
Redlich Kwong

RT
a
P
 2
ˆ
ˆ
V b V
27 R2Tc2
a
64 Pc

b

Van Der Waals

RTc
8 Pc

RT
a
P
 2 0
ˆ
ˆ
V b V

RT
a
P
 1/ 2
ˆ
ˆ ˆ
V  b T V (V  b)
0.42748 R 2Tc2.5
a
Pc

b

0.08664 RTc
Pc

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O. Castrejón

Virial (Correlación generalizada)
BP
Z  1
RT
0.422
B  0.083  1.6
Tr
0

0.172
B  0.139  4.2
Tr
1

BPc
 B 0   B1
RTc
RTc 0
B
B   B1 

Pc

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O. Castrejón

Gases
• Calcule las dimensiones, radio de la base y altura, de un

tanque cilíndrico que se utiliza para almacenar 500 kg de
n-butano a 700°C y 11 atm, para garantizar que el área
lateral sea mínima, usando la ecuación de Redlich –
Kwong. Para resolver esta ecuación proponga una
solución iterativa de la forma:
Ecuación R-K

Solución iterativa

RT
a...