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BALANCES DE MASA Y ENERGÍA

 

RODRIGO LONDOÑO GARCÍA

 

 

 

 

 

102 

Balances de masa y energía 

C

P

 = dH/dT, ecuación que al integrarla queda así: 

ΔH = 

C

P

*dT, siendo los límites de esta integral 

las temperaturas inicial y final. 

 

3.7 EJERCICIOS 

 

3.7.1

 Se comprime helio en un cilindro equipado con un pistón y una chaqueta de enfriamiento. 

El helio se comprime desde un volumen inicial de 1 m

3

 a 1 atm y 70° C hasta uno final de 0,1 m

3

 y 

70°  C.  La  chaqueta  elimina  todo  el  calor  resultante  de  la  compresión  del  helio.  Calcule  el  calor 

eliminado si la temperatura permanece constante. 

 

Sistema: cerrado. 

ΔU = Q – W; pero ΔU = 0 → Q = W 

Para un gas ideal: P = n*R*T/V 

→ W = ∫

V1

V2

(n*R*T/V)*dV 

→ W = n*R*T*ln(V

2

/V

1

Como n, R y T son iguales en los estados inicial y final, se puede calcular n*R*T así: 

n*R*T = 1 atm*1000L = 1000 atm*L 

→ W = 1000 atm*L*ln (1 m

3

/0,1 m

3

) = - 2302,58 atm*L 

El signo negativo se debe a que el trabajo es hecho sobre el sistema. 

→ Q = -2302,58 atm*L*0,0242 kcal/1 atm*L = -55,72 kcal. 

 

3.7.2 

Se tiene nitrógeno a una temperatura de 1500° C y 7 atm y éste se expande a través de 

una turbina hasta una presión de 1 atm. La turbina se diseña de manera tal que los gases salen 

con gran velocidad. Cuando el flujo de gases es de 50 kg/h la turbina produce 3,5 kW. Las pérdidas 

de calor en la turbina son de 3000 kcal/h. La tubería que llega a la turbina tiene un diámetro interno 

de 0,622 pulgadas. La capacidad calorífica de los gases se puede considerar constante e igual a 

0,24 kcal/(kg*°C). ¿Cuál es la temperatura y velocidad (en m/s) del gas saliente si la tubería de 

salida es igual a la de entrada? 

 



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