Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

841
CAPÍTULO 16
C 3 H 8
CO
25 °C 1 200 K
CO
Cámara
2
de combustión
H2 O
O
Aire
2 atm
2
N 2
12 °C
16-38 Reconsidere el problema 16-37. Usando el software
EES (u otro), investigue si es realista despreciar
la presencia de NO en los gases de combustión.
16-39 Se calienta oxígeno (O 2 ) en un proceso de flujo estacionario,
a 1 atm, de 298 a 3.000 K, a razón de 0.5 kg/min.
Determine la tasa de suministro de calor que se necesita
durante este proceso, suponiendo que a) se disocia a O algo
de O 2 y b) no hay disociación.
O 2
FIGURA P16-37
·
Q entrada
O 2 , O
298 K 3 000 K
FIGURA P16-39
16-40 Estime K P para la siguiente reacción de equilibrio a
3.000 K:
CO H 2 O CO 2 H 2
A 2.000 K se sabe que la entalpía de la reacción es de 26 176
kJ/kmol y K P es de 0.2209. Compare su resultado con el valor
obtenido al usar la definición de constante de equilibrio.
16-41 Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla
de 1 kmol de H 2 y 1 kmol de O 2 a 25 °C y 1 atm. El contenido
se enciende. Determine la presión y la temperatura finales en el
recipiente cuando los gases de combustión son H 2 O, H 2 y O 2 .
16-42 Demuestre que, en la medida en que la variable de
progreso de la reacción, a, para la reacción de disociación
X 2 Δ 2X es menor que 1, a está dada por
a
B 4 K P
Reacciones simultáneas
16-43C ¿Cuál es el criterio de equilibrio para sistemas que
incluyen dos o más reacciones químicas simultáneas?
16-44C Al determinar la composición de equilibrio de una
mezcla que incluye reacciones simultáneas, ¿cómo determinaría
usted el número de relaciones de K P que se necesitan?
16-45 Un mol de H 2 O se calienta a 3.400 K a una presión
de 1 atm. Determine la composición de equilibrio, suponiendo
que sólo están presentes H 2 O, OH, O 2 y H 2 . Respuestas: 0.574
de H 2 O, 0.308 de H 2 , 0.095 de O 2 , 0.236O de H
K P
16-46 Una mezcla de 2 mol de CO 2 y 1 mol de O 2 se
calienta a 2.000 K a una presión de 4 atm. Determine la composición
de equilibrio de la mezcla suponiendo que sólo están
presentes CO 2 , CO, O 2 y O.
16-47 Se calienta aire (21 por ciento de O 2 , 79 por ciento de
N 2 ) a 3.000 K a una presión de 2 atm. Determine la composición
de equilibrio, suponiendo que sólo están presentes O 2 ,
N 2 , O y NO. ¿Es realista suponer que no estará presente nada
de N en la mezcla final de equilibrio?
Aire
Cámara
de reacción
Q entrada
FIGURA P16-47
O 2 , N 2 , O, NO
3 000 K
16-48E Se calienta aire (21 por ciento de O 2 , 79 por
ciento de N 2 ) a 5.400 R a una presión de 1 atm.
Determine la composición de equilibrio suponiendo que sólo
están presentes O 2 , N 2 , O y NO. ¿Es realista suponer que
no estará presente nada de N en la mezcla final de equilibrio?
16-49E Reconsidere el problema 16-48E. Use el software
EES (u otro) para obtener la solución del
equilibrio. Compare su técnica de resolución con la que se usó
en el problema 16-48E.
16-50 Se calienta vapor de agua (H 2 O) durante un proceso
de flujo estacionario a 1 atm, de 298 a 2.400 K, a razón de
0.6 kg/min. Determine la tasa de suministro de calor necesaria
durante este proceso, suponiendo que a) algo del H 2 O se disocia
en H 2 , O 2 y OH, y b) no ocurre ninguna disociación.
Respuestas: a) 3 446 kJ/min, b) 3.120 kJ/min
16-51 Reconsidere el problema 16-50. Usando el software
EES (u otro), estudie el efecto de la temperatura
final sobre la tasa de calor suministrado para los dos
casos. Haga variar la temperatura final de 2.500 a 3.500 K.
Para cada uno de los dos casos, grafique la tasa de suministro
de calor como función de la temperatura final.
16-52 Se quema alcohol etílico (C 2 H 5 OH(g)) a 25 °C
en una cámara de combustión adiabática de flujo
estacionario con 40 por ciento de exceso de aire que también
entra a 25 °C. Determine la temperatura de flama adiabática de
los productos a 1 atm, suponiendo que las reacciones significativas
de equilibrio son CO 2 CO 1 2 O 2 y 1 2 N 2 1 2 O 2 NO. Grafique
la temperatura de flama adiabática y los kmoles de CO 2 ,
CO y NO en equilibrio para valores de porcentaje de exceso de
aire entre 10 y 100 por ciento.
Variaciones de K P con la temperatura
16-53C ¿Cuál es la importancia de la ecuación de van't
Hoff?
16-54C ¿Un combustible se quemará más completamente a
2.000 o a 2.500 K?