Termodinamica

TALLER DE TERMODINAMICA

4.7 ¿Cuánto calor se requiere para calcular 10000 kg, de carbonato de calcio a presión atmosférica 1 atm, 50ºC hasta 880ºC?

Sabemos que:

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Ahora hallamos el número de moles (n) con los 10000 kg de CaCO3:

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Para el CaCO3 las constantes son:

A= 12.57, B= 2.637 x 10-3, D= -3.12 x 105

Realizando la serie de potencia tenemosel valor de: 11355 K. Sabiendo que

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4.13 Calcule la capacidad calorífica de una muestra de gas utilizando la siguiente información. La muestra entra en equilibrio, en un matraz a 25 ºC y 121.3 kPa. Después se abre de manera breve una llave de paso, permitiendo que la presión descienda a 101.3 kPa. Con la llave cerrada, se calienta el matraz,regresándolo a 25 ºC y se mide la presión, que resulta ser de 104.0 kPa. Determine Cp en J/mol K suponiendo que el gas tiene comportamiento de gasa ideal y que la expansión del gas en el matraz es reversible y adiabática.

Solución:

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P1= 121.3 kPa, P2= 101.3 kPa, P3 = 104.0 kPa

Teniendo en cuenta los datos, hallamos la T2:

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4.18 Determine el caloestándar de cada una de las siguientes reacciones a 25ºC:

Q) C2H4 (g) + H2O (L) → C2H5OH (L)

- ∆HC2H4 - ΔHH2O + ΔHC2H5OH = - 44,370 J

R) CH3CHO (g) + H2 (g) → C2H5OH (g)

- ∆HCH3CHO + ΔHC2H5OH = - 68,910 J

S) C2H5OH (L) + O2 (g) → CH3COOH (L) + H2O (L)

- ∆HC2H5OH + ΔHCH3COOH + ΔHH2O = - 492,640 J

4.28 Determine el calor estándar del problema 4.18 R a 450ºC.

| |T (K)|ΔA |103 ΔB |106 ΔC |106 ΔD |IDCPH(J) |ΔHº(J) |
| |723.15 |-1.424 |1.601 |0.156 |-0.083 |-2,127 |-71.037 |

Donde la función IDCPH (J) representa el resultado de la integral característica.

4.38 ¿Cual es el valor estándar de combustión del gas n-pentano a 25ºC,si los productos de combustión son H2O (l) y CO2 (g)?

Por la ecuación (4.15),y con los datos del apendice C.4

n-C5H12 + 8O2 → 5CO2 + 6H2O (L)

∆H298 = 5(- 393509) + 6(- 285830) – (- 146760)

∆H298 = -3535765 J

4.47 Un secador de fuego directo quema aceite combustible con un poder calorífico neto de 19000 (Btu)(lbm)-1. [El poder calorífico neto se obtiene cuando los productos decombustión son CO2(g) y H2O(g).] La composición del aceite es 85% carbón, 12% hidrógeno, 2% nitrógeno y 1% de agua en peso. Los gases de chimenea abandonan al secador a 400ºF y un análisis parcial muestra que éstos contienen 3% mol de CO2 y 11.8% mol CO, sobre una base seca. El combustible, el aire y el material a secar entran al secador a 77ºF, si el aire que entra se encuentra saturado con agua y sise permite una pérdida del 30% del poder calorífico neto del aceite. ¿Cuánto de agua se evapora el secador por lbm de aceite quemado?

SOLUCIÓN: Tomamos como base de cálculo 100 lbmol del secador de gas que contienen 3 lbmol CO2, 11.8 lbmol CO, x lbmol O2, y por lo tanto [100 – (14.8 – x)] = 85.2 – x lbmol N2. El aceite por consiguiente contiene 14.8 lbmol de carbono; haciendo el balance decarbono nos resulta la masa de aceite quemado, así:

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Como el aceite también contiene H2O

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Además el H2O esta formado por la combustión de H2 en el aceite, por la siguiente cantidad.

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Luego se procede a hallar el balance del N2 y del O2 respectivamente encontrado en el aire.

• N2

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Por lo tanto, las lbmol de N2 que entran en el aire son: (85.2 – x) –0.149 = 85.051 – x = 85.051 – x lbmol N2

• O2

Las lbmol de O2 en el conducto de gas que entra con el aire seco son:

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El total de aire seco.

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Como el O2 equivale al 21% en el aire, nos resulta que:

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Entonces recopilando los datos, tenemos que:

O2 en el aire = 15.124 + x = 21.037 lbmol.

N2 en el aire = 85.051 – x =79.138 lbmol.

N2 en...