Question

Cada kilogramo de antracita proporciona al quemarse 37 320 J, depositando un 8 % de residuos en forma de cenizas.
a) ¿Qué cantidad de energía se puede obtener de una tonelada de carbón de antracita? b) ¿Qué cantidad de cenizas se obtendría?

Answer 1

En el proceso descrito existen 3 etapas:

1. Calentamiento del hielo ( - 5°C⇒ 0°C) = Q1

2. Fusión del hielo (T= 0°C) =Q2

3. Calentamiento del agua ( 0°C⇒ 40°C) = Q3

Q1:

El calor que se sumistra en esta etapa se puede determinar como:

Q1= m*Cp_hielo*ΔT

Dónde:

m= masa del hielo= 1 ton= 1000 kg = 1 x 10 ^ 6 g

Cp_hielo= calor específico del hielo= 2.114 J/g°C

Q1= (1 x 10 ^ 6 g)(2.114 J/g°C)(0°C - (-5°C) = 1.05 x 10 ^7 J

Q2:

El cambio de fase se da a temperatura constante, por esto es necesario suministrar una cierta cantidad de calor, la cual se detemina como:

Q2= m* Lfusion

Dónde:

Lfusion= calor latente de fusión del hielo= 334 J/g

Q2= (1x 10 ^ 6 g)(334 J/g) = 3.34 x 10 ^ 8 J

Q3:

El calor que se sumistra en esta etapa se puede determinar como:

Q3= m*Cp_agua*ΔT

Dónde:

Cp_agua= calor específico del agua= 4.181 J/g°C

Q3= (1 x 10 ^ 6 g)(4.184 J/g°C)(40°C - 0°C) = 1.674 x 10 ^ 8 J

El calor total suministrado es:

Q= Q1+Q2+Q3 = 5.119 x 10 ^ 8 J = 1.223 x 10 ^ 5 kcal

La cantidad de antracita necesaria es:

masa antracita= 1.223 x 10 ^ 5 kcal * (1 kg antracita/ 8000 kcal)= 15.28 kg

Se necesitan 15.28 kg de antracita.