16-1C ¿Una tabla de madera está en equilibrio químico con
el aire? Get solution
16-2C Escriba tres diferentes relaciones de KP para mezclas
reactantes de gases ideales y diga cuándo se debe usar cada
relación. Get solution
16-3C Considere una mezcla de NO, O2 y N2 en equilibrio a
una temperatura y una presión especificadas. Ahora se triplica
la presión.
a) ¿Cambiará la constante de equilibrio KP?
b) ¿Cambiará el número de moles de NO, O2 y N2? ¿Cómo? Get solution
16-4C Una cámara de reacción contiene una mezcla de
CO2, CO y O2 en equilibrio a una temperatura y a una presión
especificadas. ¿Cómo afectará al número de moles de CO2
a) el aumento de la temperatura a presión constante y b) el
aumento de la presión a temperatura constante? Get solution
16-5C Una cámara de reacción contiene una mezcla de N2 y
N en equilibrio a una temperatura y una presión especificadas.
¿Cómo afectará al número de moles de N2 a) el aumento de la
temperatura a presión constante y b) el aumento de la presión
a temperatura constante? Get solution
16-6C Una cámara de reacción contiene una mezcla de CO2,
CO y O2 en equilibrio a una temperatura y una presión especificadas.
Ahora se agrega algo de N2 a la mezcla mientras la
temperatura y la presión se mantienen constantes. ¿Afectará
esto el número de moles de O2? ¿Cómo? Get solution
16-7C ¿Qué elemento tiene más probabilidades de disociarse a
su forma monoatómica a 3.000 K, el H2 o el N2? ¿Por qué? Get solution
16-8C La constante de equilibrio para la reacción C 12
O
<---> CO a 100 kPa y 1.600 K es KP. Use esta información
para encontrar la constante de equilibrio para las siguientes
reacciones a 1.600 K:
<---> H2O a 1 atm y 1.200 K es KP. Use esta información para
determinar la constante de equilibrio para las siguientes reacciones:
Get solution
16-9C La constante de equilibrio para la reacción H2 12
O2
<---> H2O a 1 atm y 1.200 K es KP. Use esta información para
determinar la constante de equilibrio para las siguientes reacciones:
Get solution
16-10 Una mezcla de gases ideales se prepara en un recipiente
rígido que inicialmente está al vacío y se mantiene a una temperatura
constante de 20 °C. Primero se agrega nitrógeno hasta
que la presión es de 110 kPa; en seguida se agrega dióxido de
carbono hasta una presión de 230 kPa, y finalmente se agrega
NO hasta una presión de 350 kPa. Determine la función de
Gibbs del nitrógeno en esta mezcla. Get solution
16-11 Una mezcla de gases ideales está constituida por 30
por ciento de N2, 30 por ciento de O2 y 40 por ciento de H2O
por fracciones molares. Determine la función de Gibbs del N2
cuando la presión de la mezcla es 5 atm y su temperatura es
de 600 K.
Get solution
16-12 ¿A qué temperatura estará el nitrógeno disociado en
0.2 por ciento a a) 1 kPa y b) 10 kPa? Get solution
16-13 Use la función de Gibbs para determinar la constante
de equilibrio de la reacción H 2O <---> H2 12
O2 a) a 500 K
y b) a 2 000 K. ¿Cómo se comparan éstas con las constantes
de equilibrio de la tabla A-28? Get solution
16-14 El dióxido de carbono se produce comúnmente por
la reacción C O2 <---> CO2. Determine el rendimiento de
dióxido de carbono (en fracción molar) cuando la reacción tiene
lugar en un reactor que se mantiene a 1 atm y 3 800 K. El
logaritmo natural de la constante de equilibrio para la reacción
C O2 <---> CO2 a 3 800 K es –0.461. Get solution
16-15 Considere la reacción C O2 <---> CO2 a 1 atm y
3 800 K. Si la presión del reactor se aumenta a 700 kPa,
¿cuánto cambiará el rendimiento de dióxido de carbono? El
logaritmo natural de la constante de equilibrio para la reacción
C O2 <---> CO2 a 3 800 K es –0.461. Get solution
16-16 Considere la reacción C O2 <---> CO2 a 1 atm y
3 800 K. ¿Cuánto cambiará el rendimiento de dióxido de carbono
si el aire atmosférico proporciona el oxígeno necesario
para la reacción? El logaritmo natural de la constante de equilibrio
para la reacción C O2 <---> CO2 a 3 800 K es –0.461,
y para la reacción C (O2 3.76 N2) <---> CO2 3.76 N2 a
3 800 K es 12.49.
Get solution
16-17 Una mezcla gaseosa de 30 por ciento (por fracción
molar) de metano y 70 por ciento de nitrógeno se calienta a
1.200 K manteniendo su presión a 1 atm. Determine la composición
de equilibrio (por fracción molar) de la mezcla resultante.
El logaritmo natural de la constante de equilibrio para la
reacción C 2H2 <---> CH4 a 1.200 K es 4.147. Get solution
16-18 Determine la composición de los productos de la reacción
de disociación CO2 <---> CO O cuando los productos
están a 1 atm y 2.500 K. Nota: Primero evalúe la Kp de esta
reacción usando valores KP de las reacciones CO2 <---> CO
12
O2 y 0.5O2 <---> O. Get solution
16-19 Considere la reacción de disociación CO2 <---> CO
O a 1 atm y 2.500 K. Ahora se agregan 3 moles de nitrógeno
al mol de CO2. Determine la composición de equilibrio de los
productos a la misma temperatura y a la misma presión con el
nitrógeno adicional. Nota: Evalúe primero la KP de esta reacción
usando los valores de KP de las reacciones CO2 <---> CO
12
O2 y 0.5O2 <---> O. Get solution
16-20 La reacción N2 O2 <---> 2NO ocurre en los motores
de combustión interna. Determine la fracción molar de equilibrio
del NO cuando la presión es de 101 kPa y la temperatura
es de 1.600 K. Get solution
16-21E Usando los datos de la función de Gibbs, determine
la constante de equilibrio KP para la reacción H2 12
O2 <--->
H2O a) a 537 R y b) a 4.320 R. Compare sus resultados con
los valores de KP listados en la tabla A-28. Get solution
16-22 Determine la constante de equilibrio KP para el proceso
CO 12
O2 CO2 a) a 298 K y b) a 2.000 K. Compare
sus resultados con los valores de KP listados en la tabla A-28. Get solution
16-23 Estudie el efecto de variar el porcentaje de exceso
de aire durante la combustión de hidrógeno
en un proceso de flujo estacionario a una presión de 1 atm. ¿A
qué temperatura se quemará a agua el 97 por ciento del H2?
Suponga que la mezcla de equilibrio consiste en H2O, H2, O2
y N2. Get solution
16-24 Determine la constante de equilibrio KP para la reacción
CH4 2O2 <---> CO2 2H2O a 25 °C. Get solution
16-25 Usando los datos de la función de Gibbs, determine la
constante de equilibrio KP para el proceso de disociación CO2
<---> CO 12
O2 a) a 298 K y b) a 1 800 K. Compare sus resultados
con los valores KP listados en la tabla A-28. Get solution
16-26
Se quema monóxido de carbono con 100 por
ciento de exceso de aire durante un proceso de
flujo estacionario a una presión de 1 atm. ¿A qué temperatura
se quemará a CO2 el 93 por ciento del CO? Suponga que la
mezcla de equilibrio consiste en CO2, CO, O2 y N2. Get solution
16-27 Reconsidere el problema 16-26. Usando el software
EES (u otro), estudie el efecto de variar el
porcentaje de exceso de aire durante el proceso de flujo estacionario
de 0 a 200 por ciento, sobre la temperatura a la cual
el 93 por ciento del CO se quema a CO2. Grafique la temperatura
contra el porcentaje de exceso de aire, y explique los
resultados. Get solution
16-28E Repita el problema 16-26 usando los datos en unidades
inglesas. Get solution
16-29 Se quema hidrógeno con 150 por ciento de aire teórico
durante un proceso de flujo estacionario a una presión de
1 atm. ¿A qué temperatura se quemará a H2O el 98 por ciento
del H2? Suponga que la mezcla de equilibrio consiste en H2O,
H2, O2 y N2. Get solution
16-30 Se calienta a 2.000 K aire (79 por ciento de N2 y 21
por ciento de O2), a una presión constante de 2 atm. Suponiendo
que la mezcla de equilibrio consiste en N2, O2 y NO,
determine la composición de equilibrio en este estado. ¿Es
realista suponer que no estará presente oxígeno monoatómico
ni nitrógeno monoatómico en la mezcla de equilibrio? ¿Cambiará
la composición de equilibrio si la presión se duplica a
temperatura constante? Get solution
16-31 Se calienta a 4.000 K hidrógeno (H2) a una presión
constante de 5 atm. Determine el porcentaje de H2 que se disociará
a H durante este proceso. Get solution
16-32E Una mezcla de 2 mol de CO, 2 mol de O2 y 6 mol
de N2 se calienta a 4.320 R a una presión de 3 atm. Determine
la composición de equilibrio de la mezcla. Get solution
16-33 Una mezcla de 3 moles de N2, 1 mol de O2 y 0.1 mol
de Ar se calienta a 2.400 K a una presión constante de 10 atm.
Suponiendo que la mezcla de equilibrio consiste en N2, O2, Ar
y NO, determine la composición de equilibrio. Get solution
16-34 Determine la fracción molar de sodio que se ioniza de
acuerdo con la reacción Na <---> Na e a 2 000 K y 1.5 atm
(KP 0.668 para esta reacción). Get solution
16-35 Un kmol de oxígeno se calienta de 1 atm y 298 K a
10 atm y 2.200 K. Calcule la cantidad total de transferencia de
calor que se necesita, en kJ/kmol, si a) se desprecia la disociación
y b) se considera la disociación. Get solution
16-36 El oxígeno del problema 16-35 se reemplaza por aire.
Compare la transferencia total de calor necesaria, en kJ/kg,
para calentar este aire de la misma manera a) despreciando la
disociación y b) incluyendo la disociación. Get solution
16-37 Entra propano líquido (C3H8) a una cámara de combustión
a 25 °C, a razón de 1.2 kg/min. En la cámara se mezcla
y se quema con 150 por ciento de exceso de aire que entra
a la cámara de combustión a 12 °C. Si los gases de combustión
consisten en CO2, H2O, CO, O2 y N2 y salen a 1.200 K y
2 atm, determine a) la composición de equilibrio de los gases
productos de combustión y b) la tasa de transferencia de calor
de la cámara de combustión. ¿Es realista despreciar la presencia
del NO en los gases de combustión?
Get solution
16-38 Reconsidere el problema 16-37. Usando el software
EES (u otro), investigue si es realista despreciar
la presencia de NO en los gases de combustión. Get solution
16-39 Se calienta oxígeno (O2) en un proceso de flujo estacionario,
a 1 atm, de 298 a 3.000 K, a razón de 0.5 kg/min.
Determine la tasa de suministro de calor que se necesita
durante este proceso, suponiendo que a) se disocia a O algo
de O2 y b) no hay disociación.
Get solution
16-40 Estime KP para la siguiente reacción de equilibrio a
3.000 K:
CO +H2O= CO2+ H2
A 2.000 K se sabe que la entalpía de la reacción es de 26 176
kJ/kmol y KP es de 0.2209. Compare su resultado con el valor
obtenido al usar la definición de constante de equilibrio. Get solution
16-41 Un recipiente de volumen constante contiene una mezcla
de 1 kmol de H2 y 1 kmol de O2 a 25 °C y 1 atm. El contenido
se enciende. Determine la presión y la temperatura finales en el
recipiente cuando los gases de combustión son H2O, H2 y O2. Get solution
16-42 Demuestre que, en la medida en que la variable de
progreso de la reacción, a, para la reacción de disociación
X2 <---> 2X es menor que 1, a está dada por
Get solution
16-43C ¿Cuál es el criterio de equilibrio para sistemas que
incluyen dos o más reacciones químicas simultáneas? Get solution
16-44C Al determinar la composición de equilibrio de una
mezcla que incluye reacciones simultáneas, ¿cómo determinaría
usted el número de relaciones de KP que se necesitan? Get solution
16-45 Un mol de H2O se calienta a 3.400 K a una presión
de 1 atm. Determine la composición de equilibrio, suponiendo
que sólo están presentes H2O, OH, O2 y H2.
Get solution
16-46 Una mezcla de 2 mol de CO2 y 1 mol de O2 se
calienta a 2.000 K a una presión de 4 atm. Determine la composición
de equilibrio de la mezcla suponiendo que sólo están
presentes CO2, CO, O2 y O. Get solution
16-47 Se calienta aire (21 por ciento de O2, 79 por ciento de
N2) a 3.000 K a una presión de 2 atm. Determine la composición
de equilibrio, suponiendo que sólo están presentes O2,
N2, O y NO. ¿Es realista suponer que no estará presente nada
de N en la mezcla final de equilibrio?
Get solution
16-48E Se calienta aire (21 por ciento de O2, 79 por
ciento de N2) a 5.400 R a una presión de 1 atm.
Determine la composición de equilibrio suponiendo que sólo
están presentes O2, N2, O y NO. ¿Es realista suponer que
no estará presente nada de N en la mezcla final de equilibrio? Get solution
16-49E Reconsidere el problema 16-48E. Use el software
EES (u otro) para obtener la solución del
equilibrio. Compare su técnica de resolución con la que se usó
en el problema 16-48E. Get solution
16-50 Se calienta vapor de agua (H2O) durante un proceso
de flujo estacionario a 1 atm, de 298 a 2.400 K, a razón de
0.6 kg/min. Determine la tasa de suministro de calor necesaria
durante este proceso, suponiendo que a) algo del H2O se disocia
en H2, O2 y OH, y b) no ocurre ninguna disociación. Get solution
16-51 Reconsidere el problema 16-50. Usando el software
EES (u otro), estudie el efecto de la temperatura
final sobre la tasa de calor suministrado para los dos
casos. Haga variar la temperatura final de 2.500 a 3.500 K.
Para cada uno de los dos casos, grafique la tasa de suministro
de calor como función de la temperatura final. Get solution
16-52 Se quema alcohol etílico (C2H5OH(g)) a 25 °C
en una cámara de combustión adiabática de flujo
estacionario con 40 por ciento de exceso de aire que también
entra a 25 °C. Determine la temperatura de flama adiabática de
los productos a 1 atm, suponiendo que las reacciones significativas
de equilibrio son CO2 CO 12
O2 y 12
N2 12
O2 NO. Grafique
la temperatura de flama adiabática y los kmoles de CO2,
CO y NO en equilibrio para valores de porcentaje de exceso de
aire entre 10 y 100 por ciento.
Get solution
16-53C ¿Cuál es la importancia de la ecuación de van"t
Hoff? Get solution
16-54C ¿Un combustible se quemará más completamente a
2.000 o a 2.500 K?
Get solution
16-55 Estime la entalpía de reacción h
_
R para el proceso de
disociación O2 <---> 2O a 3.100 K, usando a) datos de entalpía
y b) datos de KP. Get solution
16-56 Estime la entalpía de reacción h
_
R para el proceso
de combustión de monóxido de carbono a 2.200 K, usando
a) datos de entalpía y b) datos de KP. Get solution
16-57E Estime la entalpía de reacción h
_
R para el proceso
de combustión de monóxido de carbono a 3.960 R, usando
a) datos de entalpía y b) datos de KP. Get solution
16-58 Usando los datos de entalpía de reacción h
_
R y el valor
de KP a 3.000 K, estime el valor de KP del proceso de combustión
H2 12
O2 <---> H2O a 3.200 K. Get solution
16-59 Estime la entalpía de reacción h
_
R para el proceso de
disociación CO2 <---> CO 12
O2 a 2.200 K, usando a) datos
de entalpía y b) datos de KP. Get solution
16-60 Estime la entalpía de reacción para la reacción de
equilibrio CH4 2O2 <---> CO2 2H2O a 2.000 K, usando
a) datos de entalpía y b) datos de KP.
Get solution
16-61C Considere un depósito que contiene una mezcla de
vapor y líquido saturados de agua en equilibrio. Ahora se deja
escapar a una parte de vapor del depósito a presión y temperatura
constantes. ¿Perturbará esto el equilibrio de fases y ocasionará
que se evapore algo del líquido? Get solution
16-62C Considere una mezcla de dos fases de amoniaco y
agua en equilibrio. ¿Puede existir esta mezcla en dos fases a
la misma temperatura pero a diferente presión? Get solution
16-63C Usando los datos de solubilidad de un sólido en un
líquido especificado, explique cómo determinaría la fracción
molar del sólido en el líquido en la interfase a una temperatura
especificada. Get solution
16-64C Usando datos de solubilidad de un gas en un sólido,
explique cómo determinaría la concentración molar del gas en
el sólido en la interfase sólido-gas a una temperatura especificada. Get solution
16-65C Usando los datos de la constante de Henry para
un gas disuelto en un líquido, explique cómo determinaría la
fracción molar del gas disuelto en el líquido en la interfase a
una temperatura especificada. Get solution
16-66E Se sopla aire a 70 °F y 100 psia a través de un medio
poroso que está saturado con agua líquida a 70 °F. Determine
la presión parcial máxima del agua evaporada al aire al salir
éste del medio poroso. Get solution
16-67 Considere una mezcla de oxígeno y nitrógeno en fase
gaseosa. ¿Cuántas propiedades independientes se necesitan
para fijar el estado del sistema? Get solution
16-68 Demuestre que una mezcla de líquido y vapor saturados
de refrigerante 134a a 20 °C satisface el criterio para
equilibrio de fases. Get solution
16-69 Demuestre que una mezcla de agua líquida saturada
y vapor saturado de agua a 300 kPa satisface el criterio para
equilibrio de fases.
Get solution
16-70 Una mezcla líquido-vapor de refrigerante 134a está a
280 kPa con una calidad de 70 por ciento. Determine el valor
de la función de Gibbs, en kJ/kg, cuando las dos fases están
en equilibrio.
Get solution
16-71E Calcule el valor de la función de Gibbs para vapor
saturado a 300 °F como líquido saturado, vapor saturado y una
mezcla de líquido y vapor con una calidad de 60 por ciento.
Demuestre que existe el equilibrio de fases. Get solution
16-72 Una mezcla de amoniaco y agua está a 10 °C. Determine
la presión del vapor de amoniaco cuando la fracción
molar del amoniaco en el líquido es a) 20 por ciento y b) 80
por ciento. La presión de saturación del amoniaco a 10 °C es
de 615.3 kPa. Get solution
16-73 Usando el diagrama de equilibrio líquido-vapor de
una mezcla de oxígeno y nitrógeno, determine la composición
de cada fase a 80 K y 100 kPa. Get solution
16-74 Usando el diagrama de equilibrio líquido-vapor de
una mezcla de oxígeno y nitrógeno a 100 kPa, determine la
temperatura a la que la composición de la fase de vapor es 79
por ciento de N2 y 21 por ciento de O2. Get solution
16-75 ¿A qué temperatura tendrá la fase líquida de una mezcla
de oxígeno y nitrógeno a 100 kPa una fracción másica de
nitrógeno de 60 por ciento? Get solution
16-76 Una mezcla oxígeno-nitrógeno consiste en 30 kg de
oxígeno y 40 kg de nitrógeno. Esta mezcla se enfría a 84 K a
una presión de 0.1 MPa. Determine la masa del oxígeno en el
líquido y la fase gaseosa. Get solution
16-77 ¿Cuál es la masa total de la fase líquida del problema. 16-76? Get solution
16-78 Una pared de caucho natural separa gases O2 y N2 a
25 °C y 300 kPa. Determine las concentraciones molares de
O2 y N2 en la pared. Get solution
16-79 Una mezcla de dos fases de amoniaco y agua está
en equilibrio a 50 °C. Si la composición de la fase de vapor
es de 99 por ciento de NH3 y 1 por ciento de H2O por números
de moles, determine la composición de la fase líquida
de esta mezcla. La presión de saturación del NH3 a 50 °C es de
2.033.5 kPa. Get solution
16-80 Se mezcla un kmol de amoniaco con 2 kmol de agua
en un contenedor cerrado que se mantiene a 100 kPa y 25 °C.
Determine la fracción molar del amoniaco en la fase líquida y
en la fase vapor. La presión de saturación del amoniaco a 25 °C
es de 1 003.5 kPa.
Get solution
16-81 Una unidad de refrigeración por absorción de amoniaco
en agua opera su absorbedor a 0 °C y su generador a
46 °C. La mezcla de vapor en el generador y en el absorbedor
debe tener una fracción molar de amoniaco de 96 por ciento.
Suponiendo comportamiento ideal, determine la presión de
operación en a) el generador y b) el absorbedor. También determine
la fracción molar del amoniaco en c) la mezcla líquida
fuerte que se bombea del absorbedor y d) la mezcla líquida
débil que se drena del generador. La presión de saturación del
amoniaco a 0 °C es de 430.6 kPa, y a 46 °C es de 1 830.2 kPa.
Get solution
16-82 Vuelva a resolver el problema 16-81 cuando la temperatura
en el absorbedor aumenta a 6 °C y la temperatura en el
generador se reduce a 40 °C. La presión de saturación del amoniaco
a 6 °C es de 534.8 kPa y a 40 °C es de 1.556.7 kPa. Get solution
16-83 Los productos espumosos como la crema de afeitar se
hacen con mezclas líquidas cuyos ingredientes son principalmente
agua y un refrigerante como el refrigerante 134a. Considere
una mezcla líquida de agua y refrigerante 134a con una
fracción másica de agua de 90 por ciento que está a 20 °C.
¿Cuál es la fracción molar del vapor de agua y vapor de refrigerante
134a en el gas que llena las burbujas que forman la
espuma? Get solution
16-84 Considere un vaso con agua en un cuarto a 27 °C y 92
kPa. Si la humedad relativa en el cuarto es de 100 por ciento y
el agua y el aire están en equilibrio térmico y de fases, determine
a) la fracción molar de vapor de agua en el aire y b) la
fracción molar de aire en el agua. Get solution
16-85 Considere un refresco carbonatado en una botella a
27 °C y 130 kPa. Suponiendo que el espacio gaseoso arriba
del líquido consiste en una mezcla saturada de CO2 y vapor
de agua, y considerando el refresco como agua, determine a)
la fracción molar de vapor de agua en el gas CO2 y b) la masa
de CO2 disuelto en un refresco de 300 mL.
Get solution
16-86 Usando los datos de la función de Gibbs, determine la
constante de equilibrio KP para el proceso de disociación O2
<---> 2O a 2 000 K. Compare su resultado con el valor de KP
listado en la tabla A-28. Get solution
16-87 Una mezcla de 1 mol de H2 y 1 mol de Ar se calienta
a presión constante de 1 atm hasta que 10 por ciento del H2 se
disocia en hidrógeno monoatómico (H). Determine la temperatura
final de la mezcla. Get solution
16-88 Determine la constante de equilibrio para la reacción
CH4 2O2 <---> CO2 2H2O cuando la reacción ocurre a
690 kPa y 3.000 K. Los logaritmos naturales de la constante
de equilibrio para las reacciones C 2H2 <---> CH4 y C O2
<---> CO2 a 3.000 K son 9.685 y 15.869, respectivamente. Get solution
16-89 Una mezcla de 1 mol de H2O, 2 moles de O2 y 5
moles de N2 se calienta a 2.200 K a una presión de 5 atm.
Suponiendo que la mezcla de equilibrio consiste en H2O,
O2, N2 y H2, determine la composición de equilibrio en este
estado. ¿Es realista suponer que no habrá OH presente en la
mezcla de equilibrio? Get solution
16-90
Se quema gas metano (CH4) a 25° C con la cantidad
estequiométrica de aire durante un proceso
de combustión adiabática de flujo estacionario a 1 atm. Suponiendo
que los gases de combustión consisten en CO2, H2O,
CO, N2 y O2, determine a) la composición de equilibrio de los
gases productos de combustión y b) la temperatura de salida. Get solution
16-91
Reconsidere el problema 16-90. Usando el software
EES (u otro), estudie el efecto del exceso
de aire en la composición de equilibrio y la temperatura de
salida variando el porcentaje de exceso de aire de 0 a 200 por
ciento. Grafique la temperatura de salida contra el porcentaje
de exceso de aire, y explique los resultados. Get solution
16-92 Considere la reacción CH4 2O2 <---> CO2 2H2O
cuando la reacción ocurre a 700 kPa y 3.000 K. Determine la
presión parcial de equilibrio del dióxido de carbono. Los logaritmos
naturales de las constantes de equilibrio de las reacciones
C 2H2 <---> CH4 y C O2 <---> CO2 a 3.000 K son
9.685 y 15.869, respectivamente. Get solution
16-93 Diez kmol de gas metano se calientan de 1 atm y 298
K a 1 atm y 1.000 K. Calcule la cantidad total de transferencia
de calor necesaria cuando a) se desprecia la disociación
y b) cuando se considera la disociación. El logaritmo natural
de la constante de equilibrio para la reacción C 2H2 <--->
CH4 a 1.000 K es de 2.328. Para la solución del inciso a), use
coeficientes empíricos de la tabla A-2c. Para la solución del
inciso b), use calores específicos constantes y tome los calores
específicos a volumen constante del metano, el hidrógeno y
el carbono a 1.000 K como 63.3, 21.7 y 0.711 kJ/kmol · K,
respectivamente. El calor específico a volumen constante del
metano a 298 K es 27.8 kJ/kmol · K. Get solution
16-94 Se quema carbono sólido a 25 °C con una cantidad estequiométrica
de aire que está a una presión de 1 atm y 25° C.
Determine el número de moles de CO2 que se forman por kmol
de carbono cuando sólo están presentes en los productos CO2,
CO, O2 y N2 y los productos están a 1 atm y 967 °C. Get solution
16-95 Determine la cantidad de calor liberada por kilogramo
de carbono por la combustión del problema 16-94. Get solution
16-96 Se quema gas metano con 30 por ciento de exceso de
aire. Este combustible entra a un quemador de flujo estacionario
a 101 kPa y 25 °C, y se mezcla con el aire. Los productos
de combustión salen de este quemador a 101 kPa y 1.600 K.
Determine la composición de equilibrio de los productos de
combustión, y la cantidad de calor liberada por esta combustión,
en kJ/kmol metano.
Get solution
16-97E Se quema octano gaseoso con 40 por ciento de
exceso de aire en un motor de automóvil. Durante la combustión,
la presión es de 600 psia y la temperatura llega a 3.600
R. Determine la composición de equilibrio de los productos
de combustión.
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16-98 Se quema gas propano con 20 por ciento de exceso
de aire. La mezcla aire-combustible entra a una cámara de
combustión de flujo uniforme a 1 atm y 25 °C. Los productos
de la combustión salen del reactor a 1 atm y 2 000 K. a)
¿Cuál es la composición de equilibrio (por fracción másica) de
los productos cuando éstos contienen algo de NO? b) ¿Cuánto
calor se libera, en kJ/kg de propano, por este proceso de combustión? Get solution
16-99 Se quema uniformemente gas propano a una presión
de 1 atm con un exceso de 10 por ciento de oxígeno suministrado
por el aire atmosférico. Los reactivos entran a una
cámara de combustión de flujo uniforme a 25 °C. Determine
la temperatura final de los productos si la combustión
tiene lugar sin transferencia de calor, y la composición de
equilibrio. Get solution
16-100 Una mezcla de 2 moles de H2O y 3 moles de O2 se
calienta a 3.600 K a una presión de 8 atm. Determine la composición
de equilibrio de la mezcla, suponiendo que sólo están
presentes H2O, OH, O2 y H2. Get solution
16-101 Una mezcla de 3 moles de CO2 y 3 moles de O2 se
calienta a 2.600 K a una presión de 1.5 atm. Determine la
composición de equilibrio de la mezcla, suponiendo que sólo
están presentes CO2, CO, O2 y O. Get solution
16-102
Reconsidere el problema 16-101. Usando el
software EES (u otro), estudie el efecto de la
presión en la composición de equilibrio variando la presión
de 1 atm a 10 atm. Grafique la cantidad de CO presente en el
equilibrio como función de la presión. Get solution
16-103 Estime la entalpía de reacción h
_
R para el proceso de
combustión de hidrógeno a 2.400 K, usando a) datos de entalpía
y b) datos de KP. Get solution
16-104
Reconsidere el problema 16-103. Usando el
software EES (u otro), investigue el efecto de
la temperatura en la entalpía de reacción usando ambos métodos
variando la temperatura de 2.000 a 3.000 K. Get solution
16-105 Usando los datos de la entalpía de reacción h
_
R y el
valor de KP a 2.800 K, estime el valor de KP del proceso de
disociación O2 <---> 2O a 3.000 K. Get solution
16-106 Un recipiente de volumen constante contiene inicialmente
un kmol de monóxido de carbono CO y 3 kmol
de oxígeno O2 (no hay nitrógeno) a 25 °C y 3 atm. Ahora se
enciende la mezcla y el CO se quema por completo a dióxido
de carbono CO2. Si la temperatura final en el recipiente es de
800 K, determine la presión final en el recipiente y la cantidad
de transferencia de calor. ¿Es realista suponer que no habrá
CO en el recipiente cuando se alcance el equilibrio químico? Get solution
16-107 Un refresco carbonatado está totalmente cargado con
gas CO2 a 17 °C y 600 kPa, de manera que toda la masa de
refresco está en equilibrio termodinámico con la mezcla de CO2
y vapor de agua. Ahora considere una botella de soda de 2 L.
Si el gas CO2 en esa botella se fuera a liberar y a almacenar en
un contenedor a 20 °C y 100 kPa, determine el volumen del
contenedor. Get solution
16-108 Se quema alcohol etílico (C2H5OH(g)) a 25 °C
en una cámara de combustión adiabática de
flujo estacionario con 90 por ciento de exceso de aire que
también entra a 25 °C. Determine la temperatura de flama
adiabática de los productos a 1 atm, suponiendo que la única
reacción significativa de equilibrio es CO2 CO 12
O2. Grafique
la temperatura de flama adiabática al variar el porcentaje
de exceso de aire de 10 a 100 por ciento. Get solution
16-109
Se desea controlar la cantidad de CO en los
productos de combustión de octano C8H18, de
modo que la fracción volumétrica de CO en los productos sea
menor de 0.1 por ciento. Determine el porcentaje de aire teórico
necesario para la combustión del octano a 5 atm de modo
que las temperaturas de los reactivos y de los productos sean
298 K y 2.000 K, respectivamente. Determine la transferencia
de calor por kmol de octano para este proceso si la combustión
ocurre en una cámara de combustión de flujo estacionario. Grafique el porcentaje de aire teórico necesario para 0.1
por ciento de CO en los productos como función de las presiones
del producto entre 100 y 2.300 kPa. Get solution
16-110 Demuestre que, cuando las tres fases de una sustancia
pura están en equilibrio, la función de Gibbs específica de
cada fase es la misma. Get solution
16-111 Demuestre que, cuando dos fases de un sistema de
dos componentes están en equilibrio, la función de Gibbs específica
de cada fase de cada componente es la misma. Get solution
16-112 Usando la ley de Henry, demuestre que los gases
disueltos en el líquido se pueden expulsar calentando el
líquido.
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16-113 Si la constante de equilibrio para la reacción H2
12
O2 <---> H2O es K, la constante de equilibrio para la reacción
2H2O <---> 2H2 O2 a la misma temperatura es
a) 1/K b) 1/(2K) c) 2K d) K2 e) 1/K2 Get solution
16-114 Si la constante de equilibrio para la reacción CO
12
O2 <---> CO2 es K, la constante de equilibrio para la reacción
CO2 3N2 <---> CO 12
O2 3N2 a la misma temperatura es
a) 1/K b) 1/K 3) c) 4K d) K e) 1/K2 Get solution
16-115 La constante de equilibrio para la reacción H2 12
O2
<---> H2O a 1 atm y 1.500 °C se da como K. De las reacciones
que se dan en seguida, todas a 1.500 °C, la reacción que tiene
una constante de equilibrio diferente es
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16-116 De las reacciones que se dan en seguida, la reacción
cuya composición de equilibrio a una temperatura especificada
no se afecta por la presión es
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16-117 De las reacciones que se dan en seguida, la reacción
cuyo número de moles de productos aumenta por la adición
de gases inertes en la cámara de reacción a presión y temperatura
constantes es
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16-118 Se calienta aire húmedo a una temperatura muy alta.
Si la composición de equilibrio consiste en H2O, O2, N2, OH,
H2 y NO, el número de relaciones de constantes de equilibrio
que se necesita para determinar la composición de equilibrio de
la mezcla es
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Get solution
16-119 Se quema propano C3H8 con aire, y los productos de
combustión consisten en CO2, CO, H2O, O2, N2, OH, H2 y
NO. El número de relaciones de constantes de equilibrio que
se necesitan para determinar la composición de equilibrio de
la mezcla es
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Get solution
16-120 Considere una mezcla de gases que consiste en tres
componentes. El número de variables independientes que se
necesitan especificar para fijar el estado de la mezcla es
a) 1 b) 2 c) 3 d) 4 e) 5 Get solution
16-121 El valor de la constante de Henry para gas CO2 disuelto
en agua a 290 K es 12.8 MPa. Considere agua expuesta
al aire atmosférico a 100 kPa que contiene 3 por ciento de
CO2 por volumen. Bajo condiciones de equilibrio de fases, la
fracción molar del gas CO2 disuelto en el agua a 290 K es
a) 2.3 10 4 b) 3.0 10 4 c) 0.80 10 4
d) 2.2 10 4 e) 5.6 10 4 Get solution
16-122 La solubilidad del gas nitrógeno en caucho a 25 °C
es 0.00156 kmol/m3 · bar. Cuando se establece el equilibrio de
fases, la densidad del nitrógeno en una pieza de caucho colocada
en una cámara de gas nitrógeno a 300 kPa es
a) 0.005 kg/m3 b) 0.018 kg/m3 c) 0.047 kg/m3
d) 0.13 kg/m3 e) 0.28 kg/m3
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