Una mezcla de 30% de dióxido de carbono, 10% de oxígeno y 60% de nitrógeno por volumen experimenta un proceso que la lleva de 300 K y 100 kPa a 500 K y 400 kPa. Calcula la composición másica de la mezcla y el cambio de entalpía y entropía por unidad de masa.
Respuestas
Composición másica de la mezcla es:
CO2=0.3976; O2=0.0964; N2= 0.5060
Δh mezcla= 1506.09 KJoule/Kg
Δs mezcla= 4.1459 KJoule/Kg*K
¿Por qué?
Se consideran las leyes de los gases ideales
En la mezcla de cada gas componente debe calcularse lo indicado:
CO2: ( fracción volumétrica 0.30; fracción molar 0.30; PM 44; frac PM : 0.30*44= 13.2; PM mezcla= 33.2; fracción peso= 13.2/33.2=0 .3976; Cp= 8.97(tabla)
O2: ( fracción volumétrica 0.10; fracción molar 0.10; PM 32; frac PM := 0.10*32= 13.2; PM mezcla= 3.2; fracción peso= 3.2/33.2 = 0.0964 ; Cp= 8.9635 (tabla)
N2: ( fracción volumétrica 0.60; fracción molar 0.60; PM 28; frac PM : 0.60*44= 16.8; PM mezcla= 33.2; fracción peso= 16.8/33.2= 0.5060; Cp= 9.066 (tabla)
Base calculo 1kg de mezcla
Δh mezcla=ma*ha+mb*hb+mc*hc
hm= (ma/mmezc)*ha+(mb/mmezc)*hb+(mc/mmezc)hc
h= mCpΔT
Cpm= 0.3976/1*8.97+0.0964/1*8.9635+0.5060*9.06= 7.5305KJ/KgK
Δhm= 7.5305*200K=1506.09KJ
Para el Δs= Cp ln (T2/T1)-R ln (p2/p1)
Δsmezcla=(Cpa+Cpb+Cpc)*ln(500/300) - Rmezcla* ln(400/100)
Δsmezcla=( 3.5665+.641+4.5874)*ln(500/300) - (8.314/33.2)*ln(400/100)
Δsmezcla=4.493-071=4.1459.34 KJ/Kg*K