Ejercicio de Ecuación general de energía

TALLER DE BALANCE DE MASA Y ENERGÍA

1 CORTE

1.       La densidad de un fluido se obtiene mediante la siguiente ecuación empírica:  Donde r es la densidad en lbm/ft³ y P es la presión en psia. Determine las unidades de 70,5 y 8,27*10^-7

2.       La densidad relativa de la gasolina es 0,7 aproximadamente, determine: (a) la masa de 50 kg de gasolina; (b) la velocidad de flujo volumétrico, en L/s, si sale un flujo másico de gasolina de 1500 kg/h, de un tanque.

3.       El tolueno fluye por una tubería con una velocidad de 175 m³/h.  (a) ¿Cuál es la velocidad en flujo másico (kg/h) de esta corriente?; (b) ¿Cuál es la velocidad en flujo molar, kmol/s? (Investigar la densidad del tolueno a 20°C).

4.       Una solución acuosa de ácido sulfúrico al 5% en masa (r = 1,03 g/mL), fluye por una tubería de 45 m de largo y 6 cm de diámetro a una velocidad de 87 L/min. (a)¿Cuál es la molaridad del ácido?; (b) Sabiendo que Q =u *A donde, u: velocidad lineal promedio; y A: área de la sección transversal de la tubería (circular), calcule cuánto tiempo tarda en fluir desde la entrada hasta la salida de la tubería, esta solución.

5.       El análisis de un gas de desperdicio es CO₂: 50% Molar; C₂H₄: 10% molar; y H₂: 40% molar. Calcule la densidad de la mezcla a condiciones normales y la masa molar media de la mezcla.

6.       En un recipiente hay una mezcla de gases formada por: 10 kg de N₂, 13 kg de Ar y 27 kg de CO₂. Determinar la composición molar de la mezcla, y su masa molecular media.

7.       La alimentación a un reactor de amoniaco contiene 25% molar de N₂ y el resto de H₂. El flujo de la corriente es de 4350 kg/h. Calcular el flujo de alimentación en kg-mol/h

8.       Una mezcla de SO₃ y H₂S contiene 50% en peso de cada gas. Si 1250 kg-mol de éste gas se separa en sus componentes, ¿Cuántos kg-mol de H₂S se obtienen?

9.       Se mezclan 56 lb de fresas que contienen 15% en peso de sólidos y el resto agua, con 50 lb de azúcar. Se calienta la mezcla para retirar la mitad del agua presente, ¿Cuál sería el porcentaje en base seca y en base húmeda en el residuo?

10.   El volumen específico del nitrógeno es 1,9 m³/kg a 200^oC. Luego de calentarlo en un proceso a presión constante aumenta hasta 5,7 m³/kg. Determine la temperatura final.

11.   En una habitación de 35 m² de superficie y 3,1 m de altura se halla aire a 23 ^OC y a presión barométrica de 730 mm Hg. ¿Qué cantidad de aire penetrará de la calle a la habitación, si la presión barométrica aumenta hasta 760 mm Hg? La temperatura del aire permanece constante.

12.   En un recipiente de 5 m³ de capacidad se encuentra aire a 1 atm y 300 ^oC. Se extrae aire del recipiente hasta producir un vacío de 600 mm Hg. La temperatura del aire después de la extracción sigue siendo la misma. ¿Qué cantidad de aire se ha extraído?; ¿Cuál será el valor de la presión en el recipiente después de la extracción, si el aire que queda se enfría a 20 °C?

13.   Una mezcla de O₂ y N₂ a 40 °C y 2 atm, posee una presión parcial de O₂ de 435 mm Hg: (a) ¿Cuántos kg de O₂ hay en 100 kg de gas?; (b) ¿Cuál es la densidad del gas en g/L a condiciones normales?

14.   Tres compuestos gaseosos A, B y C están contenidos en un recipiente. La Presión parcial de A es 0,4 atm. La fracción molar del compuesto B es doble que la de C. Si la presión total es de 2200 mm Hg, Calcule las fracciones molares y las presiones parciales de cada componente.

15.   Tres compuestos gaseosos A, B y C están contenidos en un recipiente. La Presión parcial de A es 0,7 atm. La fracción molar del compuesto B es el doble que la de C. Si la presión total es de 2400 mm Hg, Calcule las fracciones molares y las presiones parciales de cada componente.

16.   Un recipiente de 8 litros contiene una mezcla de oxígeno y de hidrógeno con el 30% en masa de este último gas, a la temperatura de 120 °C y con una presión de 5 atm.

a) Exprese la composición volumétrica de la mezcla; (b) ¿Cuántos átomos de oxígeno hay en la mezcla?; (c) ¿Cuántas moles de hidrógeno hay?; (d) Calcular la presión parcial de cada gas.

17.   N₂ a 27° C y una presión total de 750 mm Hg contiene sulfuro de carbono de forma tal que el porcentaje de saturación es del 80 %. Calcular la temperatura a la que debe enfriarse el gas, a presión constante, para condensar el 35 % del CS₂.

18.   El aire de una habitación tiene una temperatura de 30º C y está a una presión total de 760 mm Hg. Si se enfría el aire, el vapor de agua que contiene comienza a condensar a 14º C. ¿Cuál es la humedad relativa ambiente inicial?

19.   Aire a una temperatura de 25º, una presión total de 760 mm Hg y a 50 % de humedad relativa ambiente se comprime a 10 atm. Determinar: (a) La temperatura a que debe enfriarse la mezcla de aire - vapor de agua si se ha de condensar el 90 % del agua. (b) El volumen de la mezcla a 10 atm de presión después de enfriarse a la temperatura final, sobre la base de 1 m³ de aire inicial.

20.   En un proceso en que se emplea benceno como disolvente, este se recupera por medio de nitrógeno seco. La mezcla de nitrógeno - benceno se obtiene a 20° C y a 1117600 Pa de presión, tiene un porcentaje de saturación del 70 %. Se desea condensar el 90 % del benceno por un proceso de enfriamiento y compresión. Si la temperatura se disminuye a 0º C, ¿A qué presión debe comprimirse el gas?