Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 13
EJEMPLO 13-1 Fracciones molar y de masa de una mezcla
de gases
Considere una mezcla de gases que se compone de 3 kg de O 2 , 5 kg de N 2 y
12 kg de CH 4 , como se indica en la figura 13-4. Determine a) la fracción de
masa de cada componente, b) la fracción molar de cada componente y c) la masa
molar promedio y la constante de gas de la mezcla.
Solución Se proporcionan las masas de los componentes de una mezcla de
gases. Se van a determinar: la fracción de masa, la fracción molar y la constante
del gas de la mezcla.
Análisis a) La masa total de la mezcla es
3 kg O 2
5 kg N 2
12 kg CH 4
FIGURA 13-4
Esquema para el ejemplo 13-1.
m m m O2
m N2
m CH4 3 5 12 20 kg
Entonces, la fracción de masa de cada componente viene a ser
fm O 2
m O 2
m m
3 kg
20 kg 0.15
fm N 2
m N 2
m m
5 kg
20 kg 0.25
fm CH 4
m CH 4
m m
12 kg
20 kg 0.60
b) Para encontrar las fracciones molares, primero es necesario determinar el
número de moles de cada componente:
N O2
m O2
M O2
3 kg
32 kgkmol
0.094 kmol
N N2
m N2
M N2
5 kg
28 kgkmol
0.179 kmol
N CH4
m CH4
M CH4
12 kg
16 kgkmol
0.750 kmol
Por lo tanto,
y
N m N O2
N N2
N CH4 0.094 0.179 0.750 1.023 kmol
y O2
N O2
N m
0.094 kmol
1.023 kmol
0.092
y N2
N N2
N m
0.179 kmol
1.023 kmol
0.175
y CH4
N CH4
N m
0.750 kmol
1.023 kmol
0.733
c) La masa molar promedio y la constante del gas de la mezcla se determinan
a partir de sus definiciones,
M m
m m
N m
20 kg
1.023 kmol
19.6 kg/kmol