Ejercicios de Balance de Masa y Energía

Universidad Regional Amazónica Ikiam Modalidad Online
Balance de Masa y Energía

Deber núm.: 4-BME_G01 Profesora Zulay M. Niño R
Fecha envío: 20/06/2020 Fecha entrega: 30/06/2020
Ejercicios Unidad 3 – Cálculo de Cambios de Entalpía Valor total: 10 puntos
Nombre: Bryan Carlos Romero Mena Firma aceptación nota:
Instrucciones: Resuelva de manera individual los problemas asignados, indique las suposiciones
que realice en donde sea necesario

1. Calcular el cambio de entalpía de 100 gmol de pentano que se calientan desde 20°C hasta 80°C.
Realice los cálculos utilizando Cp=f(T) y compare con los resultados obtenidos usando tablas de
entalpia (valor: 1 punto)

Según el Apéndice D−Tabla D .1 :
Punto de ebulliciónde n−Pentano ( C 5 H 12) =309.23 K / 36.08℃
kJ
∆H
^ Vaporización de n−Pentano ( C 5 H 12 )=25.77
gmol


Se toma el estadolíquido y gaseoso para el intervalo20 ℃−80 ℃ , así como su ∆ ^
H de vaporización :
T2 309.23 80
∆H
^ =∫ C p dT = ∫ C p líquido dT + ∆ H
^ Vaporización+ ∫ C p gaseoso dT
T1 293.15 36.08

Según el Apéndice E−Tabla E.1 obtenemos las ecuaciones para cada estado de fase :
309.23 80
∆H
^= ∫ [ a+b ( T ) +c ( T ) +d ( T ) ] dT +∆ ^H Vaporización+ ∫ [ a+ b (T ) +c ( T )2 +d ( T )3 ] dT
2 3

293.15 36.08

309.23 80
2 3 kJ
+ ∫ [ 114.8 +3
−2 −5 −9
∆H
^= ∫ [33.24+192.41 ×10 ( T )+ ( −236.87 ×10 ) ( T ) + 17.944 ×10 ( T ) ]dT +25.77
293.15 gmol 36.08


{ ] [( ) (309.23 −293.15 )]+
−2 −5
192.41× 10
∆H
^ = [33.24 (309.23−293.15 ) ] +
[ ( 309.232 −293.152 ) + −236.87 ×10 3 3
2 3

J J
∆H
^ ={ [ 534.4992 ] + [ 9318.6764 ] + [−3456.0526 ] + [ 7.8893 ] }
gmol (
+ 25770
gmol )
+ { [ 5042.016 ] + [ 868.9939 ] + [ −2

J J J
∆H
^ ={ 6405.0123 }
gmol (
+ 25770
gmol )
+ {5881.9882 }
gmol
J 1 kJ kJ
∆H
^ =38057.0005 × =38.06
gmol 1000 J gmol


Para 100 gmol de n−Pentano :
kJ
38.06 ×100 gmol=3806 kJ
gmol

, Segúnlos datos de entalpía encontrados para eln−Pentano en el Apéndice D−Tabla D .2:

Entalpía para el n-Pentano
16000
14000 f(x) = 0.005143636740247 x² + 30.127315318377 x − 8596.5043482402
12000
Entalpía J/gmol




10000
8000
6000
4000
2000
0
250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750
Temperatura K


Para 80 ℃→ 353.15 K :
J 1 kJ kJ
H =0.1358(353.15)2+ 45.416 ( 353.15 )−22630=10344.9469
^ × =10.34
gmol 1000 J gmol
Para 20℃ → 293.15 K :
J 1 kJ kJ
H =0.1358(293.15)2+ 45.416 ( 293.15 )−22630=2353.9345
^ × =2.35
gmol 1000 J gmol
kJ kJ kJ kJ
∆H
^ =10.34 +25.77 +2.35 =38.46
gmol gmol gmol gmol


Para 100 gmol de n−Pentano :
kJ
38.46 ×100 gmol=3846 kJ
gmol




2. Calcular el cambio de entalpía de 1 lb de agua desde 50°F hasta 1200°F. Utilice las tablas de vapor y
compare con resultados obtenidos a partir de Cp=f(T) (valor: 1 punto)

50 ℉=10 ℃=283.15 K
1200 ℉=648.89 ℃=922.05 K
Según el Apéndice D−Tabla D .1 :
Punto de ebullicióndel Agua ( H 2 O )=373.16 K /100.01 ℃
kJ
∆H
^ Vaporización del Agua ( H 2 O )=40.65
gmol