• Author / Uploaded
• lola

Citation preview

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA TALLER 2 DE TERMODINÁMICA II 1. Calcule la temperatura final del dióxido de carbono (CO2) cuando éste pasa de 50°C y 10 MPa hasta una presión de 1 MPa, después de un proceso de expansión adiabático en una válvula. Cual sería esa temperatura si el proceso se considera isoentrópico. Considere que esta sustancia cumple cada una de las siguientes ecuaciones de estado. Compare los resultados obtenidos para cada una de ellas: a. Ecuación de Peng Robinson ( )

( ) (

)

(

( (

)

(

)

(

)

√ ))

b. Ecuación de Beattie -Bridgeman:

Donde, ( c. Correlación generalizada

Donde,

)

Busque en la literatura las ecuaciones para el Cp o Cv en función de la temperatura para esta sustancia cuando ésta se comporta como un gas ideal. Considere que estas expresiones son válidas para cualquier presión. Si lo desea, utilice la información que se encuentra en el libro de Smith y Van Ness, para lo que necesite. 2. Un gas caliente de nitrógeno a 400 °C y a presión atmosférica fluye hacia el interior de una caldera de calor residual a razón de 20 Kg/s, y transfiere calor al agua que hierve a 101.33 kPa. El agua suministrada a la caldera es un líquido saturado a 101.33 kPa, y abandona la misma como vapor sobrecalentado a 101.33 kPa y 150 °C. Si el nitrógeno se enfría a 170 °C y si se pierde calor hacia los alrededores en proporción de 80 kJ por cada kilogramo de vapor generado, ¿cuál es la rapidez de generación de vapor? Si los alrededores están a 25 °C, ¿cuál es el valor de entropía generada para el proceso? Suponga que el nitrógeno es un gas ideal CP=(7/2)R. 3. Demuestre que las isobaras y las isocoras presentan pendientes positivas en las regiones de una sola fase de un diagrama TS. Suponga que CP=a+bT donde a y b son constantes positivas. Demuestre que la curvatura de una isobara también es positiva. Para las T y S determinadas, ¿cuál es la curva más pronunciada: una isobara o una isocora? ¿Por qué? Observe que CP>CV.

4. 3. La entalpía de un gas ideal puro depende sólo de la temperatura. Por lo tanto, con frecuencia se dice que Hig es “independiente de la presión” y se escribe (∂Hig/∂P)T =0. Determine expresiones para (∂Hig/∂P)V y (∂Hig/∂P)S. ¿Por qué estas cantidades no son iguales a cero? 5. La derivada (∂U/∂V)T a menudo se conoce como la presión interna, mientras que 4.

el producto T(∂P/∂T)V se denomina presión térmica. Encuentre estas expresiones para un: a. Gas ideal. b. Fluido de Van der Waals. c. Fluido de Redlich-Kwong.

6. Demuestre que 5. (

)

(

)

Para un gas ideal con capacidades caloríficas constantes utilice este resultado para obtener la ecuación:

6. 7. Demuestre que la ecuación de Clapeyron para el equilibrio líquido-vapor puede escribirse de la forma reducida: (

̂

)

̂

7. 8. Determine Z, HR y SR para cada una de las mezclas equimolares siguientes por medio de las correlaciones de Lee/Kesler: a. b. c. d. e. f. g. h.

Benceno/ciclohexano a 650 K y 60 bar. Dióxido de carbono/monóxido de carbono a 300 K y 100 bar. Dióxido de carbono/n-octano a 600 K y 100 bar. Etano/etileno a 350 K y 75 bar. Sulfuro de hidrógeno/metano a 400 K y 150 bar. Metano/nitrógeno a 200 K y 75 bar. Metano/n-pentano a 450 K y 80 bar. Nitrógeno/oxígeno a 250 K y 100 bar.

8. 9. Para un gas perfecto demuestre que: [ Donde

(

) ](

)

es el coeficiente de expansión cúbica o de volumen.

(

)