Capítulo 13: Mezcla de gases

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-118 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-118 Se sabe que la exposición prolongada a las concentraciones de mercurio en el aire, incluso relativamente bajas pero altamente tóxicas, ocasiona desórdenes mentales permanentes, insomnio, dolor y entumecimiento de las manos y los pies, entre otras cosas. Por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-117 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-117 Usted tiene un recipiente rígido provisto de un manómetro. Describa un procedimiento por el que usted podría usar este recipiente para mezclar gases ideales en porciones prescritas de fracciones molares. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-116 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-116 Una mezcla presurizada de nitrógeno y argón se suministra a una tobera de control direccional de un satélite espacial. Grafique la velocidad del gas a la salida de la tobera como función de la fracción másica de argón…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-115 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-115 La regla aditiva simple puede no ser adecuada para el volumen de mezclas binarias de gases. Demuestre esto para un par de gases que usted elija, a diferentes temperaturas y presiones, usando la regla de Kay y el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-114 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-114 Una mezcla de gases ideales de helio y argón con fracciones másicas idénticas entra a una turbina a 1.500 K y 1 MPa, a razón de 0.12 kg/s, y se expande isentrópicamente a 100 kPa. La producción de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-113 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-113 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene una mezcla de gases ideales de 3 kmol de gas He y 7 kmol de gas Ar a 50 °C y 400 kPa. Ahora se expande el gas a presión constante hasta que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-112 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-112 Un compartimiento de un recipiente rígido aislado contiene 2 kmol de CO2 a 20 °C y 150 kPa, mientras el otro compartimiento contiene 5 kmol de H2 a 35 °C y 300 kPa. Ahora se quita la mampara…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-111 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-111 Una mezcla de gases ideales consiste en 60 por ciento de helio y 40 por ciento de argón, a base másica. La mezcla se expande ahora isentrópicamente en una turbina, de 400 °C y 1.2 MPa a una…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-110 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-110 Una mezcla de gases ideales consiste en 3 kg de Ar y 6 kg de CO2. La mezcla se calienta ahora a volumen constante de 250 K a 350 K. La cantidad de calor transferida es a) 374…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-109 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-109 Un recipientte rígido de 80 L contiene una mezcla de gases ideales de 5 g de N2 y 5 g de CO2 a una presión yuna temperatura especificadas. Si el N2 se separara de la mezcla y se…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-108 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-108 Un recipiente rígido está dividido en dos compartimientos por una mampara. Un compartimiento contiene 3 kmol de N2 a 400 kPa, y el otro contiene 7 kmol de CO2 a 200 kPa. Ahora se quita la mampara y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-107 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-107 Una mezcla de gases ideales consiste en 2 kmol de N2 y 4 kmol de CO2. La constante del gas aparente de la mezcla es a) 0.215 kJ/kg K b) 0.225 kJ/kg K c) 0.243 kJ/kg K d)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-106 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-106 Una mezcla de gases ideales consiste en 2 kmol de N2 y 6 kmol de CO2. La fracción másica de CO2 en la mezcla es a) 0.175 b) 0.250 c) 0.500 d ) 0.750 e) 0.875 Solución: Solución…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-105 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-105 Una mezcla de gases ideales cuya masa molar aparente es de 20 kg/kmol consiste en N2 y otros tres gases. Si la fracción molar de nitrógeno es de 0.55, su fracción másica es a) 0.15 b) 0.23 c)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-104 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-104 Usando el software EES (u otro), escriba un programa para determinar el cambio de entropía de una mezcla de tres gases ideales cuando se conocen las fracciones de masa y las otras propiedades de los gases constituyentes. Corra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-103 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-103 Usando el software EES (u otro), escriba un programa para determinar las fracciones molares de los componentes de una mezcla de tres gases con masas molares conocidas cuando las fracciones másicas se conocen, y para determinar las fracciones…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-102 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-102 Las fracciones másicas de una mezcla de gases son de 15 por ciento nitrógeno, 5 por ciento de helio, 60 por ciento de metano y 20 por ciento de etano. Esta mezcla se expande de 400 psia y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-101 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-101 Una corriente estacionaria de una mezcla equimolar de N2 y CO2 a 120 kPa y 27 °C se debe separar en gases N2 y CO2 a 120 kPa y 27 °C. Determine el trabajo mínimo necesario por unidad…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-100 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-100 Una mezcla de 75 por ciento de dióxido de carbono y 25 por ciento de metano, a base molar, se expande a través de una turbina, de 1.300 K y 1 000 kPa a 100 kPa. El flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-99 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-99 Un recipiente rígido contiene una mezcla de 4 kg de He y 8 kg de O2 a 170 K y 7 MPa. Ahora se transfiere calor al recipiente, y la temperatura de la mezcla se eleva a 220…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-98 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-98 Calcule el trabajo total y la transferencia de calor que se necesitan para triplicar la presión inicial de la mezcla del problema 13-97 cuando se calienta en el dispositivo de cilindro-émbolo equipado con resorte Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-97 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-97 El dispositivo de cilindro-émbolo del problema 13-96 se llena con una mezcla cuya masa es de 55 por ciento de nitrógeno y 45 por ciento de dióxido de carbono. Inicialmente, esta mezcla está a 200 kPa y 45…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-96 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-96 Un dispositivo de cilindro-émbolo actuado por resorte contiene una mezcla de gases cuyas fracciones de presión son: 25 por ciento de Ne, 50 por ciento de O2 y 25 por ciento de N2. El diámetro del pistón y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-95 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-95 Una mezcla de gases ideales tiene una relación de calores específicos de k 1.35, y un peso molecular aparente de M 32 kg/kmol. Determine el trabajo, en kJ/kg, que se necesita para comprimir isentrópicamente la mezcla en un…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-94 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-94 Una mezcla de nitrógeno y dióxido de carbono tiene una fracción molar de nitrógeno de 85 por ciento. Determine el trabajo, en kJ/kg, necesario para comprimir esta mezcla isotérmicamente en un dispositivo de cilindro-émbolo, de 100 kPa y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-93 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-93 Una mezcla de gases que consiste en 0.1 lbmol de nitrógeno y 0.2 lbmol de oxígeno llena un dispositivo de cilindro-émbolo. Inicialmente, este gas está a 300 psia y ocupa 5 pies3. Luego se deja que la mezcla…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-92 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-92 Una mezcla de dióxido de carbono y nitrógeno fluye por una tobera convergente. La mezcla sale de la tobera a una temperatura de 500 K, con una velocidad de 360 m/s. Si la velocidad de la mezcla a…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-91 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-91 Una mezcla de gases consiste de 0.1 kg de oxígeno, 1 kg de dióxido de carbono y 0.5 kg de helio. Esta mezcla se comprime a 17 500 kPa y 20 °C. Determine la masa de este gas…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-90 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-90 Los productos de combustión de un combustible de hidrocarburos y aire están compuestos de 8 kmol de CO29 kmol de H2O, 12.5 kmol de O2 y 94 kmol de N2. Si la presión de la mezcla es de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-89 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-89 Una aproximación de mezcla de gases ideales a la constitución de aire seco sobre la base de porcentaje volumétrico a 100 kPa es como sigue: 78 por ciento de N2, 21 por ciento de O2 y 1 por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-88 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-88 Usando la ley de Dalton, demuestre que para una mezcla de gases reales de k gases, donde Z es el factor de compresibilidad. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-87 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-87 ¿Es posible que un separador adiabático de fase líquida y de vapor separe vapor húmedo de agua a 100 psia y de 90 por ciento de calidad de modo que la presión de los flujos de salida sea…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-86 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-86 Se obtiene agua dulce a partir de agua de mar a razón de 1.7 m3/s mediante una planta de desalinización que consume 11.5 MW de potencia y tiene una eficiencia según la segunda ley de 25 por ciento.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-85 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-85 Una planta de desalinización produce agua dulce a partir de agua de mar a 10 °C con una salinidad de 3.2 por ciento a base másica, a razón de 1.4 m3/s, consumiendo 8.5 MW de potencia. El contenido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-84 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-84 Se va a obtener agua dulce a partir de agua salobre a 65 °F con una salinidad de 0.12 por ciento a base másica (o TDS 1.200 ppm). Determine a) las fracciones molares del agua y las sales…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-83 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-83 Reconsidere el problema 13-82. Usando software EES (u otro), investigue el efecto de la salinidad del mar sobre la potencia máxima generada. Suponga que la salinidad varía de 0 a 5 por ciento. Grafique la potencia producida contra…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-82 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-82 Un río descarga en el mar a razón de 150,000 m3/s. Determine la cantidad de potencia que se puede generar si el agua del río se mezcla reversiblemente con el agua de mar. Tome la salinidad del mar…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-81 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-81 Se va a usar agua salobre a 12 °C con contenido total de sólidos disueltos (TDS, por sus siglas en inglés) 780 ppm (una salinidad de 0.078 por ciento a base másica), para producir agua dulce con contenido…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-80 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-80 ¿Qué es una solución ideal? Comente sobre el cambio de volumen, el cambio de entalpía, el cambio de entropía y el cambio de potencial químico durante la formación de soluciones ideales y no ideales. Solución: Solución 1: Canal…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-79 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-79 Un volumen de 2 L de un líquido a 20 °C se mezcla con 3 L de otro líquido a la misma temperatura y presión en un contenedor adiabático, formando una solución líquida homogénea. Alguien afirma que la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-78 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-78 Un volumen de un líquido de 2 L se mezcla con 3 L de otro líquido, formando una solución líquida homogénea a la misma temperatura y presión. ¿El volumen de la solución puede ser más o menos que…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-77 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-77 Es experiencia común que dos gases que se ponen en contacto se mezclan por sí mismos. En el futuro, ¿podría ser posible inventar un proceso que permitiera a una mezcla separarse en sus componentes por sí misma sin…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-76 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-76 Dos corrientes de masas de dos gases ideales diferentes se mezclan en una cámara de flujo estacionario mientras reciben energía por transferencia de calor del entorno. El proceso de mezcla tiene lugar a presión constante, sin trabajo, y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-75 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-75 Reconsidere el problema 13-74. Usando el software EES (u otro), compare los resultados obtenidos suponiendo comportamiento ideal, comportamiento de gas real con la ley de Amagat y comportamiento de gas real con datos de EES. Solución: Solución 1:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-74 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-74 Se comprime isotérmicamente aire, que se puede considerar como una mezcla de 79 por ciento de N2 y 21 por ciento de O2 por número de moles, a 290 K, de 2 a 8 MPa, en un dispositivo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-73 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-73 Determine el cambio total de entropía y la destrucción de exergía asociados con el proceso que se describe en el problema 13-72 tratando la mezcla a) como gas ideal, y b) como gas no ideal, y usando la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-72 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-72 Un dispositivo de cilindro-émbolo contiene 6 kg de H2 y 21 kg de N2 a 160 K y 5 MPa. Ahora se transfiere calor al dispositivo, y la mezcla se expande a presión constante hasta que la temperatura…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-71 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-71 En una planta de aire líquido, se propone que la presión y la temperatura del aire, que inicialmente están a 1.500 psia y 40 °F, se reduzcan adiabáticamente a 15 psia y 100 °F. Usando la regla de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-70 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-70 Reconsidere el problema 13-69. Usando el software EES (u otro), determine el efecto de la fracción másica de metano en la mezcla sobre la temperatura de la mezcla, y la tasa de destrucción de exergía. El flujo másico…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 13-69 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 13-69 Entran etano (C2H6) a 15 °C y 300 kPa y metano (CH4) a 60 °C y 300 kPa a una cámara adiabática de mezclado. El flujo másico de etano es de 6 kg/s, que es el doble del…