Termodinamica - Cengel 7th - espanhol

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REACCIONES QUÍMICAS
b) Si se observa que el proceso no involucra interacciones de trabajo, la transferencia
de calor durante este proceso de combustión a volumen constante
puede determinarse a partir del balance de energía E entrada E salida E sistema
aplicado al recipiente
Q sal a N p 1h ° f h h ° P v 2 p a N r 1h ° f h h ° P v 2 r
Puesto que a los reactivos y a los productos se les considera gases ideales,
toda la energía interna y las entalpías dependen tan sólo de la temperatura, y
los términos Pv – en esta ecuación pueden reemplazarse por R u T. Esto da como
resultado,
Q sal a N r 1h ° f R u T 2 r a N p 1h ° f h 1 800 R h 537 R R u T 2 p
puesto que los reactivos están a la temperatura de referencia estándar de 537
R. De la tabla de h – f ° y las tablas de gases ideales, en el apéndice,
h – f ° h– 537 R h– 1 800 R
Sustancia Btu/lbmol Btu/lbmol Btu/lbmol
CH 4 32,210 — —
O 2 0 3 725.1 13,485.8
CO 2 169,300 4 027.5 18,391.5
H 2 O(g) 104,040 4 258.0 15,433.0
Si se sustituye, se tiene
Q sal 11 lbmol CH 4 231 32 210 1.986 5372 Bt u >lbmol CH 4 4
13 lbmol O 2 2310 1.986 5372 Bt u >lbmol O 2 4
11 lbmol CO 2 231 169 300 18 391.5 4 027.5 1.986 1 8002
Bt u >lbmol CO 2 4
12 lbmol H 2 O 231 104 040 15 433.0 4 258.0 1.986 1 8002
Bt u >lbmol H 2 O 4
11 lbmol O 2 2310 13 485.8 3 725.1 1.986 1 8002 Btu >lbmol O 2 4
308 730 Btu/lbmol CH 4
Aislamiento
Comentario Por unidad de masa, la transferencia de calor desde el recipiente
sería 308 730/16 19 300 Btu/lbm de metano.
Combustible
Aire
FIGURA 15-25
Cámara de
combustión
Productos
T máx
La temperatura en una cámara de
combustión será máxima cuando
la combustión sea completa y no se
libere calor hacia los alrededores
(Q 0).
15-5 TEMPERATURA DE FLAMA ADIABÁTICA
En ausencia de cualquier interacción de trabajo y cambios cualesquiera en las
energías cinética y potencial, la energía química liberada durante un proceso
de combustión se pierde como calor hacia los alrededores o se usa internamente
para elevar la temperatura de los productos de combustión. Cuanto
más pequeña es la pérdida de calor, tanto mayor resulta el aumento de la
temperatura. En el caso límite en que no haya pérdida de calor hacia los
alrededores (Q 0), la temperatura de los productos alcanzará un máximo,
conocido como temperatura de flama adiabática o de combustión adiabática
(Fig. 15-25).