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PROBLEMAS DE EFECTOS TERMICOS SESION 4
Problema 1. Los parámetros que aparecen en la tabla Cl requieren el
uso de temperaturas Kelvin en la ecuación de Cp/R. También es posible
desarrollar ecuaciones que tengan la misma forma donde puedan emplearse
temperaturas en °C, (R) y (°F) , pero entonces los parámetros son diferentes.
La capacidad calorífica molar del metano en el estado de gas ideal está dada
como una función de la temperatura, en Kelvin, por
Capacidad calorífica del metano: valores de
A = 1.702 B= 9.081 x10-3^ C= -2.164 x10-6^ D=0.
T= (t+273.15) 𝐶𝑝𝑔𝑖 𝑅 = 1.702 + 9.081 ∗ 10
= 4.021 + 7.8988 ∗ 10−3𝑡 − 2.164 ∗ 10−6𝑡^2
Calcular 𝐶𝑝𝑔𝑖^ a una temperatura de 85°C
𝐶𝑝𝑔𝑖 𝑅 = 4.021 + 7.8978 ∗ 10
𝐶𝑝𝑔𝑖^ = 4.6767 ∗ 𝑅 = 4.6767 ∗ 8.
𝐶𝑝𝑔𝑖^ = 38.8821 𝑚𝑜𝑙𝐾𝐽 ∗ 16.043 𝑔1 𝑚𝑜𝑙 = 2.4236 𝑘𝐽/𝑘𝑔𝐾
Problema 2. Calcule el calor necesario para aumentar la temperatura
de 1 mol de propano desde 280°C hasta 600°C en un proceso de flujo que se
lleva a cabo a una presión suficientemente baja como para considerar al
butano como un gas ideal.
Ecuación
∫ 𝐶𝑝𝑔𝑖 𝑅
𝑇 𝑇𝑜
∗ 𝑑𝑇 = 𝐴𝑇𝑜(𝜏 − 1) + 𝐵 ∗ 𝑇𝑜
2 2 ∗ (𝜏
(^2) − 1) + 𝐶 ∗ 𝑇𝑜^3 3 ∗ (𝜏
(^3) − 1) + 𝐷 𝑇𝑜^ ∗ (
𝜏 − 1 𝜏 )
𝜏 = 𝑇𝑇 𝑜 = 873.15𝐾553.15𝐾 = 1.
Valores de las constantes molares:
A =1.213 B= 28.785x10-3^ C = -8.824x10-6^ D = 0
𝑄 = ∆𝐻 = 𝑅 ∫
𝑇 𝑇𝑜
28.785 ∗ 10−3^ ∗ 553.15^2
8.824 ∗ 10−6^ ∗ 553.15^3
𝑄 = ∆𝐻 = 𝑅 ∫ 𝐶𝑃
𝑔𝑖 𝑅
𝑇 𝑇𝑜
∗ 𝑑𝑇
𝑄 = ∆𝐻 = 8.314 (^) 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾 𝐽 ∗ 5496.9029 𝐾 = 45701.2507 (^) 𝑚𝑜𝑙𝐽
〈𝐶𝑃〉𝐻^ + 𝑇𝑜
𝜏 = 𝑇𝑇 𝑜
Problema 4. Determinar el calor estándar de reacción para la síntesis del
butadieno a partir de la n-butano a 900°C.
𝐶 4 𝐻10 (𝑔) → 𝐶𝐻 2 : 𝐶𝐻𝐶𝐻: 𝐶𝐻2(𝑔) + 2𝐻2(𝑔) n-butano 1,3 butadieno
SOLUCIÓN:
Calculo de calor estándar de reacción a 25°C y 1 bar
∆𝐻298.15𝐾 = ∑ 𝑣𝑖 ∆𝐻𝑓𝑖𝑜 𝑖 Donde: 𝑣𝑖 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑣𝑖 = (−) 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑣𝑖 = (+) 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠
Con los datos de la Tabla C - 4 de Smith-Van Nes-Abbott
∆𝐻298.15𝐾 = (−1)(−125790 𝐽/𝑚𝑜𝑙) + (+1)(109240 𝐽/𝑚𝑜𝑙) ∆𝐻298.15𝐾 = 235030 𝐽/𝑚𝑜𝑙
∆𝐻𝑜^ = ∆𝐻 0 𝑜^ + 𝑅 ∫
∆𝐶𝑝𝑜 𝑅
𝑇 𝑇𝑜
𝑑𝑇
∆𝐻1133.15𝐾𝑜^ = ∆𝐻298.15𝐾𝑜^ + 𝑅 ∫^
∆𝐶𝑝𝑜 𝑅
𝑇 𝑇𝑜
𝑑𝑇
∆𝐻1133.15𝐾𝑜^ = 235030
∆𝐻1133.13𝐾𝑜^ = 225052.
