Capítulo 15: Reacciones químicas

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-67 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-68 Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla de 120 g de gas metano (CH4) y 600 g de O2 a 25 °C y 200 kPa. El contenido del recipiente se enciende ahora y el gas se quema…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-144 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-144 Se quema carbón de Virginia que tiene un análisis elemental (porcentaje por masa) de 69.27 por ciento de C, 3.91 por ciento de H2, 7.50 por ciento de O2, 0.66 por ciento de N2, 0.63 por ciento de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-143 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-143 Reconsidere el problema 15-142. Ahora se agrega a la caldera un economizador (un intercambiador de calor que precalienta el aire de combustión al enfriar los productos de combustión), y así se reduce la temperatura de los productos de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-142 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-142 Una caldera de vapor de agua está diseñada para convertir agua líquida saturada a 3.500 kPa en vapor a 3.450 kPa y 400 °C. Esta caldera quema gas natural (es decir, metano) a 1 atm y 25 °C.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-141 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-141 Una planta termoeléctrica usa un carbón de Pensilvania que tiene un análisis final (por masa) de 84.36 por ciento de C, 1.89 por ciento de H2, 4.40 por ciento de O2, 0.63 por ciento de N2, 0.89 por…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-140 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-140  Obtenga la siguiente información acerca de la planta termoeléctrica más cercana a su ciudad: la producción neta de potencia; el tipo y la cantidad de combustible; la potencia que consumen las bombas, los ventiladores y otros equipos auxiliares;…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-139 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-139 La eliminación segura de materiales de desecho peligrosos es una preocupación ambiental de gran importancia para las sociedades industrializadas, y crea problemas retadores para los ingenieros. Los métodos de eliminación que se usan comúnmente incluyen el rellenado de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-138 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-138 Un combustible se quema durante un proceso de combustión de flujo estacionario. Se pierde calor al entorno a 300 K a razón de 1.120 kW. La entropía de los reactivos que entran por unidad de tiempo es 17…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-137 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-137  Se quema gas benceno (C6H6) con 95 por ciento de aire teórico durante un proceso de combustión de flujo estacionario. La fracción molar de CO en los productos es a) 8.3 por ciento b) 4.7 por ciento c)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-136 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-136 Se quema gas acetileno (C2H2) por completo durante un proceso de combustión de flujo estacionario. El combustible y el aire entran a la cámara de combustión a 25 °C, y los productos salen a 1.500 K. Si la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-135 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-135 El poder calorífico superior del combustible de hidrocarburos CnHm con m 8 está dado como 1.560 MJ/ kmol de combustible. Entonces, su poder calorífico inferior es a) 1.384 MJ/kmol b) 1.208 MJ/kmol c) 1.402 MJ/kmol d) 1.514 MJ/kmol…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-134 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-134 Se quema metano (CH4) completamente con 80 por ciento de exceso de aire durante un proceso de combustión de flujo estacionario. Si tanto los reactivos como los productos se mantienen a 25 °C y 1 atm y el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-133 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-133 Una mezcla equimolar de dióxido de carbono y vapor de agua a 1 atm y 60 °C entra a una sección de deshumidificación donde todo el vapor de agua se condensa y se quita de la mezcla, y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-132 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-132 Se quema estacionariamente un combustible en una cámara de combustión. La temperatura de combustión será máxima salvo cuando a) el combustible se precalienta. b) el combustible se quema con deficiencia de aire. c) el aire es seco. d)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-131 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-131  Un kilomol de metano (CH4) se quema con una cantidad desconocida de aire durante un proceso de combustión. Si la combustión es completa y hay 1 kmol de O2 libre en los productos, la relación másica aire-combustible es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-130 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-130 Se quema propano (C3H18) con 150 por ciento del aire teórico. La relación másica aire-combustible para este proceso de combustión es a) 5.3 b) 10.5 c) 15.7 d) 23.4 e) 39.3 Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-129 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-129 Se quema un combustible con 70 por ciento del aire teórico. Esto es equivalente a a) 30 por ciento de exceso de aire b) 70 por ciento de exceso de aire c) 30 por ciento de deficiencia de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-128 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-128 Usando el software EES (u otro), determine el combustible, entre CH4(g), C2H2(g), C2H6(g), C3H8(g), C8H18(l), que da la temperatura máxima cuando se quema completamente en una cámara adiabática de volumen constante con la cantidad teórica de aire. Suponga…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-127 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-127 Usando software EES (u otro), determine la temperatura de flama adiabática del CH4(g) cuando tanto el combustible como el aire entran a la cámara de combustión a 25 °C para los casos de 0, 20, 40, 60, 80,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-126 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-126 Usando el software EES (u otro), repita el problema 15-125 para temperatura de flama adiabática de a) 1.200 K, b) 1.750 K y c) 2.000 K. Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-125 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-125 Usando el software EES (u otro), determine el porcentaje mínimo de exceso de aire que se necesita usar para los combustibles CH4(g), C2H2(g), CH3OH (g), C3H8(g), C8H18(l) si la temperatura de flama adiabática no debe exceder 1.500 K.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-124 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-124 Usando el software EES (u otro), escriba un programa general para determinar la temperatura de flama adiabática durante la combustión completa de combustible de hidrocarburos (CnHm) que entran a 25 °C a una cámara de combustión de flujo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-123 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-123 Usando el software EES (u otro), determine el efecto de la cantidad de aire en la temperatura de flama adiabática de octano líquido (C8H18). Suponga que tanto el aire como el octano están inicialmente a 25 °C. Determine…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-122 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-122 Considere la combustión de una mezcla de un alcohol, CnHmOx, y un combustible de hidrocarburo, CwHz, con exceso de aire teórico, y combustión incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue: Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-121 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-121 Considere la combustión de un alcohol, CnHmOx con exceso sobre el aire teórico y combustión incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue: DCO2 ECO FH2O GO2 J N2 CnHmOx
1 BAteó
O2 3.76N2 3 Donde Ateó es…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-120 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-120 Considere la combustión de un combustible de hidrocarburo CnHm, con exceso sobre el aire teórico y combustión incompleta de acuerdo con la reacción química como sigue: DCO2 ECO FH2O GO2 J N2 CnHm 1 BAteóO2 3.76N2 3 donde…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-119 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-119 El horno de una planta de generación eléctrica dada se puede considerar que consiste en dos cámaras: una cámara de combustión adiabática donde el combustible se quema por completo y adiabáticamente, y un intercambiador de calor a contracorriente…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-118 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-118 El horno de una planta de generación eléctrica dada se puede considerar que consiste en dos cámaras: una cámara de combustión adiabática donde el combustible se quema por completo y adiabáticamente, y un intercambiador de calor donde el…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-117 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-117 Desarrolle una expresión para el valor superior de valor calórico de un alcano gaseoso CnH2n+2, en términos de n Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-116 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-116 Repita el problema 15-115 usando un carbón de Utah que tiene un análisis final (por masa) de 61.40 por ciento de C, 5.79 por ciento de H2, 25.31 por ciento de O2, 1.09 por ciento de N2, 1.41…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-114 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-114 ¿Cuánto es el trabajo máximo del problema 15-113E que cambia cuando se usa 100 por ciento de exceso de aire para la combustión? 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 15-113 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-113 Se quema metano (CH4) con la cantidad estequiométrica de aire. Determine el trabajo máximo que se puede producir, en Btu/lbm de combustible, cuando el aire, el combustible y los productos están a 77 °F y 1 atm Solución:…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-112 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-112 Se quema n-octano (C8H18) con 100 por ciento de exceso de aire; 10 por ciento del carbono forma monóxido de carbono. Determine el trabajo máximo que se puede producir, en kJ/kg de combustible, cuando el aire, el combustible…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-111 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-111 Repita el problema 15-109 usando metano (CH4(g)) como combustible en vez de alcohol metílico Solución: Solución 1: Canal CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL SOLUCIONARIO DEL LIBRO TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN ¿Te sirvió el ejercicio? Compártelo…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-110 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-110 Reconsidere el problema 15-109. Usando el software EES (u otro), investigue el efecto del volumen inicial de la cámara de combustión en el rango de 0.1 a 2.0 litros sobre los resultados. Grafique la presión máxima de la…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-109 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-109 La combustión de un combustible usualmente da por resultado un aumento de presión cuando el volumen se mantiene constante, o un aumento de volumen si la presión se mantiene constante, debido al aumento en el número de moles…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-108 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-108 Determine la temperatura más alta posible que se puede obtener cuando se quema estacionariamente gasolina líquida (supuesta como C8H18) a 25 °C con el aire a 25 °C y 1 atm. ¿Cuál sería su respuesta si se usara…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-107 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-107 Entra gas propano (C3H8) a una cámara de combustión de flujo estacionario a 1 atm y 25 °C y se quema con aire que entra a la cámara de combustión en el mismo estado. Determine la temperatura de…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-106 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-106 Se quema gas de etanol (C2H6O) con 110 por ciento de aire teórico. Durante el proceso de combustión, 90 por ciento del carbono en el combustible se convierte a CO2, y 10 por ciento se convierte a CO.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-105 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-105 Se suministra gas CO a una cámara de combustión de flujo estacionario a 37 °C y 110 kPa a razón de 0.4 m3/ min, y aire a 25 °C y 110 kPa a razón de 1.5 kg/min. Los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-104 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-104 Se quema completamente gas etano (C2H6) con aire en un proceso de flujo estacionario y presión constante a 100 kPa, de acuerdo con la ecuación de reacción química 2CO2 3H2O 1.288O2 18N2   C2H6 4.788
O2 3.76N2 3 a)…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-103 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-103 Una mezcla gaseosa combustible de 60 por ciento de propano (C3H8) y 40 por ciento de butano (C4H10), sobre base volumétrica, se quema en aire de tal manera que la relación aire-combustible es de 25 kg aire/kg combustible…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-102 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-102 Una mezcla de 40 por ciento en volumen de metano (CH4) y 60 por ciento en volumen de propano (C3H8) se quema por completo con aire teórico y sale de la cámara de combustión a 100 °C. Los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-101 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-101 Se quema combustible de metano (CH4) con 50 por ciento de exceso de aire en un horno para calefacción de espacios. La presión en la chimenea es de 1 atm. Suponiendo combustión completa, determine la temperatura de los…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-100 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-100 Se quema un carbón de Utah que tiene un análisis elemental másico de 61.40 por ciento de C, 5.79 por ciento de H2, 25.31 por ciento de O2, 1.09 por ciento de N2, 1.41 por ciento de S,…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-99 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-99 Se quema combustible de propano (C3H8) con la cantidad estequiométrica de aire en un calentador de agua. Los productos de la combustión están a una presión de 1 atm y 120 °F. ¿Qué fracción del vapor de agua…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-98 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-98 Un combustible gaseoso con 65 por ciento de CH4, 25 por ciento de N2 y 10 por ciento de O2 (en base molar) se quema con aire seco que entra a la cámara de combustión a 25 °C…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-97 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-97 Se quema hidrógeno con 100 por ciento de exceso de aire que entra a la cámara de combustión a 90 °F, 14.5 psia y 60 por ciento de humedad relativa. Suponiendo combustión completa, determine a) la relación aire-combustible…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 7 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 15-96 TERMODINÁMICA CENGEL Y BOLES 15-96 Una muestra de 1 g de cierto combustible se quema en un calorímetro de bomba que contiene 2 kg de agua en presencia de 100 g de aire en la cámara de reacción. Si la temperatura del agua…