BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA TALLER No 2

TUTOR CAROLINA LEON VIRGUEZ

PRESENTADO POR: JHON BAIRON CAICEDO MORA

GRUPO: 301103_19

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

MARZO DE 2014

INTRODUCCION Sistema: Cualquier masa de material o parte de equipo especificados arbitrariamente. Un sistema se define circundándolo con una frontera. Un sistema cerrado por el cual no hay transferencia de masa se denomina sistema cerrado o sistema sin flujo, en contraposición a un sistema abierto o sistema con flujo, en el cuál se permite el intercambio de masa. Toda masa o equipos externos al sistema definido se designan como entorno. Al resolver un problema se debe definir claramente el sistema y su entorno. Propiedad: es una característica de un materia la cuál se puede medir, como volumen, presión, temperatura etc.., o que se puede calcular Propiedad extensiva (variable, parámetro): es aquella cuyo valor depende de la cantidad de material y es aditiva, por ejemplo el volumen y la masa son propiedades extensivas. Propiedad intensiva (variable, parámetro): es aquella cuyo valor no es aditivo y no varía con la cantidad de material, ejemplo temperatura, presión, densidad. Estado: es el conjunto de propiedades de los materiales en un momento dado. El estado de un sistema no depende de la forma o la configuración del sistema sino sólo de sus propiedades intensivas como la temperatura, la presión y la composición. Dos propiedades son independientes una de la otra, si existe por lo menos una variable de estado del sistema en la que una propiedad varíe y la otra se mantenga fija Proceso Adiabático: proceso en que no hay intercambio de calor, el sistema está aislado. También puede considerarse como adiabático el proceso, si Q (calor transferido) es muy pequeño o cuando el proceso ocurre con tal rapidez que no hay tiempo de transferir calor Por medio de este trabajo practico resolveremos ejercicios correspondientes a balance de energía.

1. Cuál es la energía potencial de un objeto de masa 2 kg, que está

colocado a una altura de 3 metros del nivel del piso.

2. El gas Carbónico CO2 tiene a 25 °C, un calor específico CV de 6.92

cal/g mol °C. Se calienta de 15 ° a 40 ° C; calcular W para el proceso a

volumen constante.

Donde

Cuando1 el sistema opera a volumen constante y tienen condiciones

estáticas o de no flujo (no hay Cambio de altura, ni el sistema tiene

velocidad), como el caso de los procesos llamados de cochada, el trabajo

del sistema es nulo, dado que dV = 0 y no hay cambios en las energías

potencial y cinética.

3. Qué cantidad de calor se necesita extraer de 360 gramos de agua para

enfriarla 2 grados Fahrenheit?

2

= -16,667

(

)

4. Es necesario congelar a – 80ºC, 30 moles de un gas que se encuentra a 93ºC y presión atmosférica. Su temperatura de condensación es de 37ºC y ΔHv es 4,21 kcal/gmol, su temperatura de fusión es de -42ºC y ΔH1 es 0,379 kcal/gmol. Por otra parte Cp. del gas es 6,74 cal/gmol, Cp. del líquido 0,38 cal/mol y Cp. del sólido 8,5 cal/gmolºC.

1Fonseca Víctor-Unidad 2 balance de materia y energía pág. 13

2 http://www.albireo.ch/es/conversortemperatura/formula.htm

De acuerdo al ejemplo 42 de la unidad 2 presentada en el Entorno de Conocimiento, elabore el diagrama con la curva de temperatura para el proceso mencionado. Adicionalmente, calcule el calor extraído en cada uno de los pasos.

Figura No 1: etapas temperatura vs tiempo tomado de Fonseca Víctor-Unidad 2 balance de materia y energía pág. 30

Temperatura en función de tiempo3: Para llevar el gas de 93ºC a -80ºC son: a) Enfriamiento del gas de 93 ºC (temperatura de condensación). b) Condensación del gas a temperatura constante de 37 ºC c) Enfriamiento del líquido de 37 ºC a -42 ºC d) Solidificación o congelamiento del líquido a -42 ºC y e) Enfriamiento del sólido a -42 ºC a -80 ºC. El calor extraído para cada uno de los pasos es:

a)

(

)

b)

(

)

c)

(

)

d)

(

)

e)

(

) ( )

Resolución del problema directamente:

3 Fonseca Víctor-Unidad 2 balance de materia y energía pág. 31

(

) ( (

) (

) (

) (

) )

5. Utilizando la Figura 40 de la unidad 2 del entorno de conocimiento calcule cuánto calor se genera al disolver un mol de ácido sulfúrico puro en 15 moles de agua.

Solución: la ecuación se plantea:

Y de la figura 40:

6. En un refrigerador, el compresor comprime 18 litros refrigerante a la mitad, a una presión de 120 kg/cm2. Tomando un rendimiento del 15%, determinar la cantidad de calor que se extrae en el refrigerador. Solución: el compresor realiza un trabajo para comprimir el gas de 18 a 9 litros la presión establecida, luego

Trasformar cm cuadrados a metros cuadrados presión

Eficiencia 15%

CONCLUSIONES

Después de desarrollar el presente trabajo se pueden sacar las siguientes conclusiones:

La ley de la conservación4 de la energía afirma que la cantidad total de energía en cualquier sistema físico aislado (sin interacción con ningún otro sistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energía puede transformarse en otra forma de energía. En resumen, la ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra.

Aplicación de fórmulas, en un taller práctico nos ayuda a comprender claramente la ley de conservación de la energía, donde vemos como esta se trasforma.

4 http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa

BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa Fonseca Víctor-Unidad 2 balance de materia y energía pág. 13

http://www.albireo.ch/es/conversortemperatura/formula.htm