Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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REACCIONES QUÍMICAS
H = N(h f ° + h – h ° )
Entalpía a
25 °C, 1 atm
Entalpía sensible
relativa a
25 °C, 1 atm
FIGURA 15-21
La entalpía de un componente químico
a un estado especificado es la suma de
la entalpía del componente a 25 °C,
1 atm (h° f ), y la entalpía sensible del
componente relativa a 25 °C y 1 atm.
Sistemas de flujo estacionario
Antes de escribir la relación del balance de energía, es necesario expresar la
entalpía de un componente en una forma conveniente para su uso en sistemas
reactivos. Es decir, se necesita expresar la entalpía de tal manera que sea relativa
al estado de referencia estándar y que el término de la energía química
aparezca explícitamente. Cuando se expresa de manera adecuada, el término
de entalpía debe reducirse a la entalpía de formación h – ° f en el estado de referencia
estándar. Con esto en mente, se expresa la entalpía de un componente
por unidad de mol como (Fig. 15-21)
Entalpía h° f 1h h°2 1kJ > kmol2
donde el término entre paréntesis representa la entalpía sensible relativa al estado
de referencia estándar, que es la diferencia entre h – (la entalpía sensible en el estado
especificado) y h – ° (la entalpía sensible en el estado de referencia estándar de
25 °C y 1 atm). Esta definición permite utilizar valores de entalpía de las tablas
sin que importe el estado de referencia utilizado en la construcción de las tablas.
Cuando los cambios de energías cinética y potencial son insignificantes,
la relación de balance de energía para un sistema de flujo estacionario E . entrada
E . salida se puede expresar para un sistema de flujo estacionario químicamente
reactivo más explícitamente como
Q # ent W # ent a n # 1 r h° f h h°2 r Q # sal W # sal a n # p 1h° f h h°2 p (15-8)
1555555552555555553 155555555255555555553
Tasa de transferencia neta de energía hacia el Tasa de transferencia neta de energía fuera del
sistema por el calor, el trabajo y la masa sistema por el calor, el trabajo y la masa
donde ṅ p y ṅ r representan las razones de flujo molares del producto p y el
reactivo r, respectivamente.
En el análisis de combustión conviene más trabajar con cantidades expresadas
por mol de combustible. Tal relación se obtiene al dividir cada término de la
ecuación anterior entre la razón de flujo molar del combustible, produciendo
Q ent W ent a N r 1h° f h h°2 r Q sal W sal a N p 1h° f h h°2 p (15-9)
15555555525555555553 15555555525555555553
Transferencia neta de energía hacia el sistema Transferencia neta de energía fuera del
por mol de combustible mediante sistema por mol de combustible mediante
el calor, el trabajo y la masa
el calor, el trabajo y la masa
donde N r y N p representan el número de moles del reactivo r y el producto p, respectivamente,
por mol de combustible. Observe que N r 1 para el combustible,
y que los otros valores de N r y N p pueden sacarse directamente de la ecuación de
combustión balanceada. Considerando la transferencia de calor hacia el sistema
y el trabajo realizado por el sistema como cantidades positivas, la relación de
balance de energía anterior se expresa de una manera más compacta como
o como
donde
Q W h° C N p h h° p N r h h° r kJk (15-10)
Q W H prod H reacc 1kJ>kmol combustible2 (15-11)
H prod a N p 1h° f h h°2 p
H reacc a N r 1h° f h h°2 r
1kJ>kmol combustible2
1kJ>kmol combustible2
Si se dispone de la entalpía de combustión h – ° C para una reacción particular, la
ecuación de energía de flujo estacionario por mol de combustible se expresa
Q W h° C N p h h° p N r h h° r kJkmol (15-12)
Las anteriores relaciones de balance de energía se escriben a veces sin el término
de trabajo, pues la mayor parte de los procesos de combustión de flujo
estacionario no implican ninguna interacción de este tipo.