Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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CAPÍTULO 15
EJEMPLO 15-5 Evaluación de la entalpía de combustión
Determine la entalpía de combustión del octano líquido (C 8 H 18 ) a 25 °C y 1
atm, utilizando los datos de entalpía de formación de la tabla A-26. Suponga
que el agua en los productos está en forma líquida.
Solución Se debe determinar la entalpía de combustión de un combustible
utilizando datos de entalpía de formación.
Propiedades La entalpía de formación a 25 °C y 1 atm es 393 520 kJ/kmol
para el CO 2 , 285 830 kJ/kmol para el H 2 O () y 249 950 kJ/kmol para el
C 8 H 18 () (tabla A-26).
Análisis La combustión de C 8 H 18 se ilustra en la figura 15-20. La ecuación
estequiométrica para esta reacción es
C 8 H 18 a teó O 2 3.76N 2 8CO 2 9H 2 O 3.76a teó N 2
Tanto los reactivos como los productos están en el estado de referencia estándar
de 25 °C y 1 atm. Además, N 2 y O 2 son elementos estables, por lo que
su entalpía de formación es cero. En ese caso la entalpía de combustión del
C 8 H 18 se transforma en (Ec. 15-6)
h C H prod H react
C 8 H 18 ( )
h C = H prod – H react
25 °C, 1 atm
Cámara de
25 °C
Aire
combustión 1 atm
25 °C, 1 atm
FIGURA 15-20
Esquema para el ejemplo 15-5.
CO 2
H 2 O( )
N 2
Al sustituir,
N ph° f,p N rh° f,r Nh° f CO2 Nh° f H2 O Nh° f C8 H 18
h C 18 kmol 2 1 393,520 kJ >kmol 2 19 kmol 2 1 285,830 kJ >kmol 2
11 kmol 2 1 249,950 kJ >kmol 2
5 471 000 kJ>kmol C 8 H 18 47 891 kJ>kg C 8 H 18
lo cual es prácticamente idéntico al valor de 47 890 kJ/kg en la tabla A-27.
Dado que se supone que el agua en los productos estará en la fase líquida,
este valor h C corresponde al PCS del C 8 H 18 .
Comentario Se puede demostrar que el resultado para octano gaseoso es
5 512 200 kJ/kmol o 48 255 kJ/kg.
Cuando se conoce la composición exacta del combustible, su entalpía de
combustión se determina empleando los datos de la entalpía de formación
como se mostró antes. Pero para combustibles con considerables variaciones
en la composición dependiendo de la fuente, como el carbón mineral, el gas
natural y el combustóleo, es más práctico determinar su entalpía de combustión
de modo experimental quemándolo directamente en una bomba calorimétrica
a volumen constante o en un dispositivo de flujo estacionario.
15-4 ANÁLISIS DE SISTEMAS REACTIVOS
CON BASE EN LA PRIMERA LEY
El balance de energía (o primera ley) desarrollado en los capítulos 4 y 5 es
aplicable por igual a sistemas reactivos y no reactivos. Sin embargo, los sistemas
químicamente reactivos implican cambios en su energía química y, en
consecuencia, resulta más conveniente reescribir las relaciones de balance y
energía en forma tal que los cambios en las energías químicas se expresen de
modo explícito, lo que se hace en esta sección primero para sistemas de flujo
estacionario, y luego para sistemas cerrados.