====== 63.01 Química - Ejercicios adicionales de Termodinámica y Equilibrio ======

===== Problema 1 =====

==== Enunciado ====

A partir de un caudal de 500 kg/h de agua a 45ºC, se desea producir vapor saturado a 1 atm. Para ello se cuenta con eicosano como combustible( <ce>C20H42</ce>). Se estima una perdida de calor del 15% con los gases de la chimenea.
  -Calcular el caudal de combustible, en Kg/h, para operar la caldera.
  -Calcular el caudal de aire requerido para la combustión, en <tex>\mathrm{\frac{m^3}{h}}</tex> CNPT, si se introduce un exceso del 20% en volumen, para asegurar la combustión completa.
  -Escribir la ecuación termoquímica de la combustión, y calcular <tex>Q</tex>, <tex> \Delta H </tex>; <tex> \Delta U </tex> y W para la reacción química, a 1 atm y 25ºC.

Datos:
  *<tex>c_{p\ {\ce{H2O}}}</tex> = 1 cal/gºC
  *<tex>T_{\mbox{eb. } \ce{H2O}}</tex>, a 4 atm = 144ºC
  *<tex> \Delta H_{\mbox{v } \ce{H2O}}</tex>, a 144ºC = 9,73 kcal/mol
  *<tex> \Delta H_{\mbox{c } \ce{C20 H42}}</tex> = -3384 kcal /mol
  *R = 1,98 cal/mol K

==== Respuestas ====

  -31,35 kg/h
  -433,7 <tex>\mathrm{\frac{m^3}{h}}</tex>

===== Problema 2 =====

==== Enunciado ====

Un secadero de yerba mate procesa 6.000 kg/día de producto, originalmente con 50% de humedad, el que debe salir con 23% de humedad. El secadero opera a temperatura constante de 60ºC y es alimentado con <ce>C18H38</ce>, cuya entalpía standard de combustión es <tex>\Delta H </tex> = -3220 kcal/mol. El rendimiento térmico de la instalación es del 76% y la entalpía standard de vaporización del agua a la temperatura de operación es 9,72 kcal/mol.
Calcular el consumo de combustible mensual, en kg.

==== Respuesta ====
3537,73 kg

===== Problema 3 =====

==== Enunciado ====

Cuando se hace pasar etanol (g) sobre un catalizador a 400 K ocurre la deshidratación del mismo con formación de etileno (g). A la temperatura indicada y a 1 atm reacciona el 90.6% del etanol introducido en el reactor. La deshidratación de un mol de etanol aumenta la
energía interna del sistema en 84,156 kJ.
  -Escribir la ecuación termoquímica correspondiente.
  -Calcular <tex>K_p</tex> en las condiciones dadas.
  -Calcular la composición del sistema final cuando la deshidratación de etanol se realiza, en las condiciones indicadas, con la energía  que libera la combustión de 4 g de grafito.

Datos:
  *<tex>\Delta H^{\circ}</tex> de la combustión del grafito = - 393,51 kJ/mol

==== Respuesta ====

  -<tex> \ce{C2H6O (g) <=> C2H4 (g) + H2O (g)}, \qquad \Delta H = 84 \, 156 \, \mathrm{kJ}</tex>
  -9,64
  -0.16 moles de etanol ; 1.56 moles eteno ; 1.56 moles agua

===== Problema 4 =====

==== Enunciado ====

En un reactor, que opera a 20 atm y 25ºC, se colocaron 30 moles de un gas <tex>AB_3</tex> el que se descompuso de acuerdo con la reacción:
<ce> 2AB3 (g) <=> A2 (g) + 3B2 (g)</ce>.
Al llegar al estado de equilibrio, el sistema había realizado un trabajo mecánico de 59230 J.
  -Calcular la composición final alcanzada por el sistema en mol/L, y <tex>K_C</tex>.
  -Calcular el calor intercambiado con el medio.
  -Calcular la variación de energía interna que experimenta el sistema.

Datos:
  *<tex> \Delta H_R^{\circ} </tex>= - 5,43 Kcal/mol.
  *R = 8,314 J/mol.K = 0,082 L.atm/mol.K

==== Respuestas ====
  -<tex>[ \ce{AB3}]</tex> = 0.0926 M ; <tex>[\ce{A2}]</tex> = 0.181 M ; <tex>[\ce{B2}]</tex> = 0.54 M
  -542.46 kJ
  - -601.69 kJ