1taller de Termodinamica

TALL ER #1 TERMODINÁMICA TERMODINÁMICA II PROFESOR NESTOR RAUL D’CROZ

2018-2 FECHA DE ENTREGA JUEVES 6 DE SEPTIEMBRE NOMBRE: _____________________________________ CODIGO: ___________

1.

Un recipiente de 0.5 m³ de capacidad contiene 0.6 kg de CO2 y 1.4 kg de aire, a 15°C. Tómese la composición molar del aire como 21% oxígeno y 79% nitrógeno. Calcular la presión total en el recipiente y la presión parcial de cada componente.

2.

Un recipiente de 1.5 m³ de capacidad contiene O2 a 7 bar y 140°C. Está conectado a otro de 3 m³ que contiene CO a 1 bar y 15°C. La válvula de paso se abre y los gases se mezclan espontánea y adiabáticamente. Calcular la temperatura y presión finales de la solución, y la entropía generada durante el proceso.

3.

Una solución, compuesta por 1 mol de CO y 3.5 moles de aire, está contenida en un recipiente a 1 atm y 15°C. Tome el análisis volumétrico del aire como 21% oxígeno y 79% nitrógeno. Calcular: a) las masas de CO, O2, N2 y la masa total; b) el contenido de carbono en porcentaje másico; c) la constante y la masa molar de la solución y d) el volumen molar de la solución.

4.

Un recipiente rígido que contiene 2 kg de N 2 a 25 °C y 550 kPa está conectado a otro recipiente rígido que contiene 4 kg de O2 a 25 °C y 150 kPa. Se abre la válvula vá lvula que conecta los dos recipientes y se permite que los dos gases se mezclen. Si la temperatura final de la mezcla es de 25 °C, determine el volumen de cada recipiente y la presión final de la mezcla.

5.

Se tiene una cámara aislada separada en dos mitades mediante una membrana diatérmica y permeable al oxígeno, pero no al nitrógeno. En un momento dado la temperatura, la presión y la fracción molar del oxígeno en ambas mitades son los valores mostrados en la figura. Cuando se alcance el eq uilibrio, ¿cuál será el análisis molar, la temperatura y la presión a cada lado de la membrana?

6.

Determine el cambio en la entropía del aire, en kJ/kg, cuando sufre un cambio de estado de 100 kPa y 20 °C a 600 kPa y 300 °C, usando la ecuación de estado P(V-a) = RT, donde a = 0.01 m3/kg, y compare el resultado con el valor obtenido usando la ecuación de estado para gas ideal.

7.

Se comprime adiabáticamente metano en un compresor de flujo estacionario, de 0.8 MPa y _10 °C a 6 MPa y 175 °C, a razón de 0.2 kg/s. Usando las cartas generalizadas, determine la entrada necesaria de potencia al compresor.

8.

Una mezcla gaseosa consiste en 75 por ciento de me tano y 25 por ciento de etano, por masa. Un millón de pies cúbicos de esta mezcla están atrapados en una formación geológica como gas natural a 300 °F y 2 000 psia. Determine la masa de este gas a) considerándolo como una mezcla de gases ideales. b) usando un factor de compresibilidad basado en la ley de Dalton de presiones aditivas. c) usando un factor de compresibilidad basado en la ley de volúmenes ad itivos y d) usando la presión y la temperatura pseudocríticas de Kay.

9.

Un recipiente rígido aislado está dividido en dos compartimientos mediante una mampara. Un compartimiento contiene 2.5 kmol de CO2 a 27 °C y 200 kPa, y el otro compartimiento contiene 7.5 kmol de gas H2 a 40 °C y 400 kPa. Ahora se quita la mampara y se permite que se mezclen los dos gases. Determine a) la temperatura de la mezcla y b) la presión de la mezcla después de haberse establecido el equilibrio. Suponga calores específicos constantes a temperatura ambiente para ambos gases.

10.

Las fracciones másicas de una mezcla de gases son de 15 por ciento nitrógeno, 5 por ciento de helio, 60 por ciento de metano y 20 por ciento de etano. Esta mezcla se expande de 400 psia y 500 °F a 20 psia en una turbina adiabática de flujo uniforme con 85 por ciento de eficiencia isentrópica. Calcule la eficiencia de la segunda ley y la destrucción de exergía durante este proceso de expansión. Considere T_ 0 = 77 °F.