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8/19/2019 Analisis de Sistemas Reactivos
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Análisis de Sistemasreactivos
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Primera Ley de la Termodinámica
Establece que la variación de la
Energía interna de un sistemaes igual a la suma de laenergía transferida en forma
de calor y la energíatransferida en forma de
trabajo
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q = energía transferida en forma decalorw= energía transferida en forma de
trabajo
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El calor que ingresa a un sistema y eltrabajo reali!ado sobre el sistema"tendrán signo ( + )# mientras que el
calor liberado $or el sistema" o eltrabajo reali!ado $or el sistema sobreel entorno" tendrá signo ( - )
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IMPORTANTE:
a)el calor ( q ) y el trabajo ( w ) soncantidades alebraicas con sinosasociados a ellas!
b)no "ay calor neati#o$ se asina el sino
(-) c%ando el siste&a libera calor al
entrono!
c)no "ay w neati#o$ se le asina el sino(-) c%ando el siste&a reali'a trabajo
"acia el entorno!
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Tanto el calor q%e se
entrea a %n siste&a$co&o el trabajo q%e seeect%a sobre el siste&a$
a%&entan la EneraInterna!
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%lases de $roceso Termodinamico
&sot'rmicoTem$eratura constante
P( = )
&sobáricoPresión constante
(* T = +
&socórico(olumen constante
P*T = +
Adiabático ,o -ay transferencia de calor .q/q= 0
1eversible
Se regresa mediante una condición deequilibrio al estado inicial
Ejem$lo2
345.liquido"467%"8atm/
345.va$or"8007%"8atm/
&rreversibleEl cambio ocurre y no se $uede
regresar al estado incialEjem$lo2 una e9$losión
%íclico
:es$u's de reali!ar una serie de
cambios" el sistema regresa a sucondición inicial
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ENTA*PA ,E N .OMPONENTE /MI.OA N E0TA,O E0PE.I1I.A,O:
ENTA*PA (2)3
Ental4a deor&aci5n
E,TALP&A SE,S&;LE :EL%5
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E, ,A %>
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+(+) E.A.I6N E0TE/IOMETRI.A
+(+)
7
+8(+)
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+9!8(+)
+8(+)
8; ,E AIRE< =; ,E < >; ,E
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+9!8(+)
a/La relación aireIcombustible $ara este $roceso de combustión es2
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La transferencia de calor $ara este $roceso de combustión de flujoestacionario se determina a $artir del balance de energía de flujoestacionario a$licado sobre la cámara de combustión $or unidad de mol decombustible
Tasa de transferencia neta de
energía -acia el sistema $or elcalor" el trabajo y la masa
Tasa de transferencia neta de
energía fuera del sistema $or elcalor" el trabajo y la masa
Transferencia neta de energía-acia el sistema $or mol de
combustible mediante el calor"
el trabajo y la masa
Transferencia neta de energíafuera del sistema $or mol de
combustible mediante el calor"
el trabajo y la masa
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Energía -acia el sistemamediante la masa $or mol de
combustible
Energía fuera del sistemamediante la masa $or mol de
combustible
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Si se su$one que el aire y los $roductos de la combustión serán gasesideales" se tiene que " y em$leando datos de las tablas de $ro$iedades seforma la siguiente minitabla2
0%stancia
I88JG80 II II II
0 J860 JKJ4 G4G4
0 J88 JKKG M0MN
I48J40 II GG0 6MGGG
INGN640 II GNK M80MJ
I8806N0 II JKKG M68M
0%stancia
I88JG80 II II II
0 J860 JKJ4 G4G4
0 J88 JKKG M0MN
I48J40 II GG0 6MGGG
INGN640 II GNK M80MJ
I8806N0 II JKKG M68M
La del Pro$ano líquido se obtiene restando la de $ro$ano ade la del gas Pro$ano La sustitución se $roduce
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:e este modo" NKN"JJ0 +H de calor se transfieren desde la cámarade combustión $or cada +mol . +g/ de $ro$ano Esto corres$ondea NKN"JJ0*= J4M0 +H de calor $erdido $or +ilogramo de $ro$ano
Asi" la tasa de transferencia de calor $ara un flijo másico de 006+g*min $ara el $ro$ano es2
El i i t d l t t il t l f
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El recipiente de volumen constante que se ilustra en la fguracontiene 1 lbmol de gas metano () Y 3 lbmol de a 77 y 1 atm.Los contenidos del recipiente se encienden y el gas metano sequema por completo. Si la temperatura fnal es de 1!! "#determine$a.)La presi%n fnal en el recipiente yb.)La trans&erencia de calor durante el proceso.
1 lbmol3 lbmol
77
1 atm
*ES +EL
"E,,-
1800 R
+ES/0S +EL "E,,-
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a.) una temperatura de 1!! "# el agua e2iste en la &asegaseosa. Supongamos que tanto los reactivos como losproductos son gases ideales# y que la presi%n fnal en elrecipiente es
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b.)Si se observa que el proceso no involucra interacciones detrabao# la trans&erencia de calor durante este proceso decombusti%n a volumen constante puede determinarse a partirdel balance de energ4a aplicado al recipiente.
/uesto que a los reactivos y a los productos se les considera gasesideales# toda la energ4a interna y las entalp4as dependen tan s%lo de latemperatura# y los t5rminos en esta ecuaci%n pueden reempla6arsepor . +ando como resultado
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Sustancia
3881!
! 3789.1 13:9.
1;
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A la cámara de combustión de una turbina de gas entraoctano líquido () de manera estacionaria a 1 atm y ! " y sequema con aire que entra a la cámara en el mismo estado"como se ilustra en la #gura$ %etermine la tem&eratura de
'ama adiabática &araa)na combustión com&leta con 100 * de aire teorico$b)na combustión com&leta con +00 * de aire teorico yc) na combustión incom&leta (una cantidad de ,- en los&roductos) con .0* de aire teorico$
-"E
,=>" +E,?>@0S*-
, , 2 S 5 - ,
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/(/) ,A,2 S45-64R,A
/(/)
8
/1$!(/) 8
,A,2 S45-64R,A
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,A,2 con aire teorico de+00 *
/!0(/)
8
/1$!+(/)
8
,A,2 S45-64R,A
/1$!(/) 8
, , 2 S 5 - ,
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/1$!0$.(/)
,A,2 con aire teorico de
.0 *
/11$!(/)
,A,2 S45-64R,A
/1$!(/) 8
8
Ec1
Ec2
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Sustancia
8:11!93! ;;<
Sustancia
8:11!93! ;;<
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9,ual es la tem&eratura de 'ama adiabática delmetano () cuando se quema con 30 &or ciento deeceso de aire:
-"E
,=>" +E,?>@0S*-
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SEA0+ LEY +E L *E">?+-=>-,
A A ,;6ARA % ,-6
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A A ,;6ARA % ,-6A ,-64A %4R6 A) >A 46DRA4RA % >-S DR-%,4-S"
A @RA,2 % 4R-DEA" ,)> 4RAA%S4R,,2 % BR@EA$ SD-@A 5 5 >-S DR-%,4-SSA> % >A ,;6ARA % ,-6
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A)E,0,-? @L,E+ ,? 9! B +E EC,ES? +E-"E
,-%,-S % =>?- S4A,-AR-" >A46DRA4RA % =>A6A A%A
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+? E ,0E*D0E L ,?>@0S*- ES
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+? E ,0E*D0E L ,?>@0S*- ES+-@=*-,# L AEE",- +E E*"?/ +0"*EES*E /"?,ES? SE ?@*-EE /"*-" +E L E,0,-?$
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A A ,;6ARA % ,-6?- S4A,-AR- 4RA
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A A ,;6ARA % ,-6?- S4A,-AR- 4RA@AS 64A- () A ! 1 A46 S 56A ,- !0 * % B,S- %AR" > ,A> 4A6A 4RAS=R,A% ,A>-RHD-R Imol % " A @RA,2 % 4R-DEA ,) >4RAA %S4R,,2 % BR@EA$ ,-S%R5 5 >-S DR-%,4-S AA ,;6ARA %,-6@0S*-
L?S /"?+0,*?S +E ,?>@0S*- SE LLEF L ES*+? +EL >E+-?
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,-",0+*E *"SG-"-+?LE ,L?" +E L?S >-S>?S. /?" L? **?# LE,0,-? ES$
/"*E +EL A0 SE ,?+ES"= ! Y L ,*-++ +E F/?" +E A0D0E /E">E,E E L?S /"?+0,*?S SE +E*E">-$ *@L 9 ,EAEL
A0 S*0"+
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,-6?- S4A,-AR- S -A, % R@EA % =>?- S4A,-AR- >A ,;6ARA %,-6/E"*0". +ES/EH+? YS0S*-*0YE+? L?S FL?"ES +E SE *-EE
A
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A@RA,2
% 4R-DEA
E*?,ES# L AEE",- +E E*"?/ *?*L +0"*E ES*E /"?,ES?ES*= +E*E">-+ /"*-" +E 0 @L,E +E E*"?/ /L-,+? 0 S-S*E> EC*E+-+? D0E -,L0YE L?S L"E+E+?"ES ->E+-*?S +EL ,=>" +E ,?>@0S*-
,) >A %S4R,,- % BR@EA > 4RA
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AS-,A%- ,- S4DR-,S- S %4R6A %