Capítulo 14. Transferencia de masa

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-77 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-77 Una pieza de acero cuyo contenido inicial de carbono es de 0.10% en masa va a endurecerse en un horno a 1150 K, exponiéndola a un gas carburante. El coeficiente de difusión del carbono…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-76 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-76 Considere una pieza de acero que experimenta un proceso de decarburación a 925°C. La difusividad de la masa del carbono en el acero a 925°C es 1  107 cm2 /s. Determine la profundidad…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-75 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-75 Una pieza de acero caliente, con una concentración uniforme inicial de carbono de 0.20% con base en masa, se expuso a una atmósfera carburizante durante una hora. Durante todo el proceso, la concentración de…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-74C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-74C Cuando se conoce la densidad de una especie A al principio y en la superficie, explique cómo determinaría la concentración de la especie A en un lugar y momento especificados. Solución: Solución 1: Canal…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-73C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-73C Defina la profundidad de penetración para la transferencia de masa y explique cómo puede determinarse en un momento especificado cuando se conoce el coeficiente de difusión. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-72C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-72C En el análisis de la difusión transitoria, ¿puede tratarse la difusión de un sólido hacia otro de espesor finito (digamos, la difusión del carbono hacia una pieza de acero) como un proceso de difusión…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-71 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-71 Un vaso de leche que se deja sobre un mostrador en la cocina, que está a 15°C, 88 kPa y humedad relativa de 50%, está herméticamente sellado por medio de una hoja de aluminio…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-70 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-70 Vuelva a considerar el problema 14-68. Con el fin de reducir la migración de vapor de agua, la superficie interior de la pared se pinta con pintura de látex retardadora del vapor con una…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-69 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-69 Vuelva a considerar el problema 14-68. Usando el software EES (u otro), investigue los efectos de la temperatura y de la humedad relativa del aire en el interior de la casa sobre la cantidad…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-68 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-68 El techo de una casa tiene 15 m  8 m y está hecho de una capa de concreto de 30 cm de espesor. El interior de la casa se mantiene a 25°C y…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-67 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-67 Vuelva a considerar el problema 14-66. Con el fin de reducir la migración de vapor de agua a través de la pared, se propone usar una película de polietileno de 0.051 mm de espesor…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-66 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-66 La difusión del vapor de agua a través de los tableros de yeso y su condensación en el aislamiento de las paredes en el tiempo frío constituyen una preocupación, ya que reducen la efectividad…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-65 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-65 Considere una pared de ladrillos de 20 cm de espesor en una casa. Las condiciones en el interior son de 25°C y 40% de humedad relativa, mientras las condiciones externas son de 40°C y…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-64C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-64C Explique cómo se determina la presión de vapor del aire del ambiente cuando se dan la temperatura, la presión total y la humedad relativa del aire. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-63C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-63C ¿Por qué los aislantes que están sobre las líneas de agua fría siempre se envuelven con camisas de barreras contra el vapor? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS DEL…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-62C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-62C ¿Cuáles son los efectos adversos de la humedad en exceso sobre los componentes de madera y metálicos de una casa así como sobre la pintura de las paredes? Solución: Solución 1: Canal    …

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-61C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-61C La migración de humedad en las paredes, pisos y techos de los edificios se controla por barreras de vapor o retardadores de vapor. Explique la diferencia entre los dos y comente cuál es el…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-60C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-60C ¿Cómo afecta la condensación o la congelación del vapor de agua en la pared a la efectividad del aislamiento en ésta? ¿Cómo afecta el contenido de humedad a la conductividad térmica efectiva del suelo?…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-59C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-59C Exprese el gasto de masa del vapor de agua a través de una pared de espesor L, en términos de la presión parcial de ese vapor en ambos lados de la pared y la…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-58C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-58C Considere un tanque que contiene aire húmedo a 3 atm y cuyas paredes son permeables al vapor de agua. El aire circundante, a una presión de 1 atm, también contiene algo de humedad. ¿Es…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-57 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-57 Gas N2 puro a 1 atm y 25°C está fluyendo por un tubo de 10 m de largo y 3 cm de diámetro interior hecho de caucho con un espesor de 2 mm. Determine…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-56 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-56 Vuelva a considerar el globo del problema 14-55. Si se supone que el volumen permanece constante y se descarta la difusión del aire hacia el interior del globo, obtenga una relación para la variación…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-55 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-55 Es probable que el lector haya advertido que los globos se inflan con gas helio para que se eleven en el aire durante el primer día en una fiesta, pero al día siguiente caen…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-54 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-54 Una delgada membrana plástica separa el hidrógeno del aire. Las concentraciones molares de hidrógeno en la membrana de las superficies interna y externas están determinadas como de 0.045 y 0.002 kmol/m3, respectivamente. El coeficiente…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-53 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-53 Vuelva a considerar el problema 14-52. Usando el software EES (u otro), trace la gráfica de la razón más alta de la pérdida de hidrógeno como función de la fracción molar del mismo en…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-52 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-52 La solubilidad del gas hidrógeno en acero, en términos de su fracción de masa, se expresa como w  2.09  104 exp(–3 950/T) donde es la presión parcial del hidrógeno, en bars, y…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-51 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-51 Se almacena gas helio a 293 K y 500 kPa en un tanque esférico de 2 cm de espesor y 3 m de radio interior hecho de sílice (SO2) fundida. La zona en donde…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-50 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-50 Se almacena gas helio a 293 K en un recipiente esférico de 3 m de radio exterior hecho de Pyrex de 3 cm de espesor. La concentración molar del helio en el Pyrex es…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-49C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-49C Considere la difusión unidimensional de masa de la especie A a través de una pared plana. ¿Cambia el contenido de la especie A de la pared en el curso de la difusión estacionaria de…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-48C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-48C Considere la difusión unidimensional estacionaria de masa. Marque cada una de estas afirmaciones como Verdadera o Falsa. _____a) Si se mantiene todo lo demás igual, entre más alta sea la densidad de la pared,…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-47C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-47C Escriba las relaciones para la conducción de calor y de difusión de masa unidimensionales estacionarias a través de una pared plana e identifique las cantidades en las dos ecuaciones que se correspondan entre sí.…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-46 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-46 Considere una bebida carbonatada en una botella a 37°C y 130 kPa. Si se supone que el espacio de gas arriba del líquido consta de una mezcla saturada de CO2 y vapor de agua,…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-45 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-45 Considere una pared de níquel que separa el gas de hidrógeno mantenido de un lado a 5 atm y del otro lado a 3 atm. Si la temperatura es constante a 85°C, determine a)…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-44 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-44 Considere una membrana de hule que separa dióxido de carbono que se mantiene de un lado a 2 atm y del otro a 1 atm. Si la temperatura es constante a 25°C, determine a)…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-43I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-43I Se rocía agua hacia aire a 80°F y 14.3 psia y las gotitas de agua que caen se recogen en un recipiente en el piso. Determine las fracciones de masa y molar del aire…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-42 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-42 Determine la fracción molar del bióxido de carbono (CO2) disuelto en el agua, en la superficie de agua a 300 K. La fracción molar del CO2 en el aire es 0.006 y la presión…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-41 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-41 Durante los periodos de clima frío, el vapor en una habitación se difunde a través de la pared seca y se condensa en el aislamiento contiguo. Este proceso disminuye la resistencia térmica y degrada…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-40 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-40 El gas de hidrógeno a 85°C se mantiene a presiones constantes de 5 atm y 3 atm en los lados opuestos de una pared de níquel de 0.1 mm de espesor. Determine la razón…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-39 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-39 Un recipiente de 2 mm de espesor y 5 de longitud hecho de níquel se utiliza para almacenar el gas de hidrógeno a 358 K y 300 kPa. Si el área superficial total del…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-38 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-38 Una pared hecha de caucho natural separa gases O2 y N2 a 25°C y 750 kPa. Determine la concentración molar de O2 y N2 en la pared. Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-37 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-37 Considere una placa de caucho que está en contacto con gas nitrógeno a 298 K y 250 kPa. Determine las densidades molar y de masa del nitrógeno en el caucho, en la interfase. Solución:…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-36 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-36 Vuelva a considerar el problema 14-35. Usando el software EES (u otro), trace la gráfica de la fracción molar de aire seco en la superficie del lago como función de la temperatura de éste,…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-35 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-35 Determine la fracción molar de aire seco en la superficie de un lago cuya temperatura es de 18°C. Tome la presión atmosférica al nivel del lago como 100 kPa. Solución: Solución 1: Canal  …

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-34I TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-34I Determine la fracción molar del vapor de agua en la superficie de un lago cuya temperatura en la superficie es de 70°F y compárela con la fracción molar del agua en el propio lago.…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-33 TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-33 Considere un vaso de agua en un cuarto a 15°C y 97 kPa. Si la humedad relativa en el cuarto es de 100% y el agua en el aire se encuentra en equilibrio térmico…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-32C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-32C ¿Qué es permeabilidad? ¿Cómo está relacionada la permeabilidad de un gas en un sólido con la solubilidad del mismo gas en ese sólido? Solución: Solución 1: Canal     CONSULTA AQUÍ OTROS EJERCICIOS RESUELTOS…

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-31C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-31C Usando los datos de la constante de Henry para un gas disuelto en un líquido, explique cómo determinaría la concentración molar del gas disuelto en el líquido en la interfase, a una temperatura especificada.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-30C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-30C Usando los datos de solubilidad de un sólido en un líquido especificado, explique cómo determinaría la fracción de masa del sólido en el líquido en la interfase, a una temperatura especificada.…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-29C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-29C Utilizando las propiedades del agua saturada, explique cómo determinaría la fracción molar del agua en la superficie de un lago cuando se especifican la temperatura de la superficie de éste y…

SOLUCIÓN DE EJERCICIOS TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA – CENGEL 4 EDICIÓN SOLUCIÓN PROBLEMA 14-28C TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA CENGEL 4 EDICIÓN. 14-28C Al prescribir una condición de frontera para la transferencia de masa en una interfase sólido-gas, ¿por qué necesitamos especificar el lado de la superficie (sea el lado del sólido o el…