Analisis de Sistemas Reactivos

8/19/2019 Analisis de Sistemas Reactivos

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Análisis de Sistemasreactivos


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Primera Ley de la Termodinámica

Establece que la variación de la

Energía interna de un sistemaes igual a la suma de laenergía transferida en forma

de calor y la energíatransferida en forma de

trabajo


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q = energía transferida en forma decalorw= energía transferida en forma de

trabajo


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El calor que ingresa a un sistema y eltrabajo reali!ado sobre el sistema"tendrán signo ( + )# mientras que el

calor liberado $or el sistema" o eltrabajo reali!ado $or el sistema sobreel entorno" tendrá signo ( - )


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IMPORTANTE:

a)el calor ( q ) y el trabajo ( w ) soncantidades alebraicas con sinosasociados a ellas!

b)no "ay calor neati#o$ se asina el sino

(-) c%ando el siste&a libera calor al

entrono!

c)no "ay w neati#o$ se le asina el sino(-) c%ando el siste&a reali'a trabajo

"acia el entorno!


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Tanto el calor q%e se

entrea a %n siste&a$co&o el trabajo q%e seeect%a sobre el siste&a$

a%&entan la EneraInterna!


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%lases de $roceso Termodinamico

&sot'rmicoTem$eratura constante

P( = )

&sobáricoPresión constante

(* T = +

&socórico(olumen constante

P*T = +

Adiabático ,o -ay transferencia de calor .q/q= 0

1eversible

Se regresa mediante una condición deequilibrio al estado inicial

Ejem$lo2

345.liquido"467%"8atm/

345.va$or"8007%"8atm/

&rreversibleEl cambio ocurre y no se $uede

regresar al estado incialEjem$lo2 una e9$losión

%íclico

:es$u's de reali!ar una serie de

cambios" el sistema regresa a sucondición inicial


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ENTA*PA ,E N .OMPONENTE /MI.OA N E0TA,O E0PE.I1I.A,O:

ENTA*PA (2)3

Ental4a deor&aci5n

E,TALP&A SE,S&;LE :EL%5


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E, ,A %>


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+(+) E.A.I6N E0TE/IOMETRI.A

+(+)

7

+8(+)


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+9!8(+)

+8(+)

8; ,E AIRE< =; ,E < >; ,E


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+9!8(+)

a/La relación aireIcombustible $ara este $roceso de combustión es2


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La transferencia de calor $ara este $roceso de combustión de flujoestacionario se determina a $artir del balance de energía de flujoestacionario a$licado sobre la cámara de combustión $or unidad de mol decombustible

Tasa de transferencia neta de

energía -acia el sistema $or elcalor" el trabajo y la masa

Tasa de transferencia neta de

energía fuera del sistema $or elcalor" el trabajo y la masa

Transferencia neta de energía-acia el sistema $or mol de

combustible mediante el calor"

el trabajo y la masa

Transferencia neta de energíafuera del sistema $or mol de

combustible mediante el calor"

el trabajo y la masa


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Energía -acia el sistemamediante la masa $or mol de

combustible

Energía fuera del sistemamediante la masa $or mol de

combustible


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Si se su$one que el aire y los $roductos de la combustión serán gasesideales" se tiene que " y em$leando datos de las tablas de $ro$iedades seforma la siguiente minitabla2

0%stancia

I88JG80 II II II

0 J860 JKJ4 G4G4

0 J88 JKKG M0MN

I48J40 II GG0 6MGGG

INGN640 II GNK M80MJ

I8806N0 II JKKG M68M

0%stancia

I88JG80 II II II

0 J860 JKJ4 G4G4

0 J88 JKKG M0MN

I48J40 II GG0 6MGGG

INGN640 II GNK M80MJ

I8806N0 II JKKG M68M

La del Pro$ano líquido se obtiene restando la de $ro$ano ade la del gas Pro$ano La sustitución se $roduce


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:e este modo" NKN"JJ0 +H de calor se transfieren desde la cámarade combustión $or cada +mol . +g/ de $ro$ano Esto corres$ondea NKN"JJ0*= J4M0 +H de calor $erdido $or +ilogramo de $ro$ano

Asi" la tasa de transferencia de calor $ara un flijo másico de 006+g*min $ara el $ro$ano es2

El i i t d l t t il t l f


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El recipiente de volumen constante que se ilustra en la fguracontiene 1 lbmol de gas metano () Y 3 lbmol de a 77 y 1 atm.Los contenidos del recipiente se encienden y el gas metano sequema por completo. Si la temperatura fnal es de 1!! "#determine$a.)La presi%n fnal en el recipiente yb.)La trans&erencia de calor durante el proceso.

1 lbmol3 lbmol

77

1 atm

*ES +EL

"E,,-

1800 R

+ES/0S +EL "E,,-


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a.) una temperatura de 1!! "# el agua e2iste en la &asegaseosa. Supongamos que tanto los reactivos como losproductos son gases ideales# y que la presi%n fnal en elrecipiente es


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b.)Si se observa que el proceso no involucra interacciones detrabao# la trans&erencia de calor durante este proceso decombusti%n a volumen constante puede determinarse a partirdel balance de energ4a aplicado al recipiente.

/uesto que a los reactivos y a los productos se les considera gasesideales# toda la energ4a interna y las entalp4as dependen tan s%lo de latemperatura# y los t5rminos en esta ecuaci%n pueden reempla6arsepor . +ando como resultado


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Sustancia

3881!

! 3789.1 13:9.

1;


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A la cámara de combustión de una turbina de gas entraoctano líquido () de manera estacionaria a 1 atm y ! " y sequema con aire que entra a la cámara en el mismo estado"como se ilustra en la #gura$ %etermine la tem&eratura de

'ama adiabática &araa)na combustión com&leta con 100 * de aire teorico$b)na combustión com&leta con +00 * de aire teorico yc) na combustión incom&leta (una cantidad de ,- en los&roductos) con .0* de aire teorico$

-"E

,=>" +E,?>@0S*-

, , 2 S 5 - ,


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/(/) ,A,2 S45-64R,A

/(/)

8

/1$!(/) 8

,A,2 S45-64R,A


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,A,2 con aire teorico de+00 *

/!0(/)

8

/1$!+(/)

8

,A,2 S45-64R,A

/1$!(/) 8

, , 2 S 5 - ,


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/1$!0$.(/)

,A,2 con aire teorico de

.0 *

/11$!(/)

,A,2 S45-64R,A

/1$!(/) 8

8

Ec1

Ec2


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Sustancia

8:11!93! ;;<

Sustancia

8:11!93! ;;<


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9,ual es la tem&eratura de 'ama adiabática delmetano () cuando se quema con 30 &or ciento deeceso de aire:

-"E

,=>" +E,?>@0S*-


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SEA0+ LEY +E L *E">?+-=>-,

A A ,;6ARA % ,-6


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A A ,;6ARA % ,-6A ,-64A %4R6 A) >A 46DRA4RA % >-S DR-%,4-S"

A @RA,2 % 4R-DEA" ,)> 4RAA%S4R,,2 % BR@EA$ SD-@A 5 5 >-S DR-%,4-SSA> % >A ,;6ARA % ,-6


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A)E,0,-? @L,E+ ,? 9! B +E EC,ES? +E-"E

,-%,-S % =>?- S4A,-AR-" >A46DRA4RA % =>A6A A%A


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+? E ,0E*D0E L ,?>@0S*- ES


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+? E ,0E*D0E L ,?>@0S*- ES+-@=*-,# L AEE",- +E E*"?/ +0"*EES*E /"?,ES? SE ?@*-EE /"*-" +E L E,0,-?$


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39/44

A A ,;6ARA % ,-6?- S4A,-AR- 4RA


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A A ,;6ARA % ,-6?- S4A,-AR- 4RA@AS 64A- () A ! 1 A46 S 56A ,- !0 * % B,S- %AR" > ,A> 4A6A 4RAS=R,A% ,A>-RHD-R Imol % " A @RA,2 % 4R-DEA ,) >4RAA %S4R,,2 % BR@EA$ ,-S%R5 5 >-S DR-%,4-S AA ,;6ARA %,-6@0S*-

L?S /"?+0,*?S +E ,?>@0S*- SE LLEF L ES*+? +EL >E+-?


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,-",0+*E *"SG-"-+?LE ,L?" +E L?S >-S>?S. /?" L? **?# LE,0,-? ES$

/"*E +EL A0 SE ,?+ES"= ! Y L ,*-++ +E F/?" +E A0D0E /E">E,E E L?S /"?+0,*?S SE +E*E">-$ *@L 9 ,EAEL

A0 S*0"+

A)>A 4RAS=R,A % ,A>-R %RA4 S4 DR-,S- %


42/44

,-6?- S4A,-AR- S -A, % R@EA % =>?- S4A,-AR- >A ,;6ARA %,-6/E"*0". +ES/EH+? YS0S*-*0YE+? L?S FL?"ES +E SE *-EE

A


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A@RA,2

% 4R-DEA

E*?,ES# L AEE",- +E E*"?/ *?*L +0"*E ES*E /"?,ES?ES*= +E*E">-+ /"*-" +E 0 @L,E +E E*"?/ /L-,+? 0 S-S*E> EC*E+-+? D0E -,L0YE L?S L"E+E+?"ES ->E+-*?S +EL ,=>" +E ,?>@0S*-

,) >A %S4R,,- % BR@EA > 4RA


44/44

AS-,A%- ,- S4DR-,S- S %4R6A %

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