FUNDAMENTOS QUÍMICOS DE LA INGENIERÍA. Grupo A. Febrero 2003. 1)

FUNDAMENTOS QUÍMICOS DE LA INGENIERÍA. Grupo A.
Febrero 2003.
1)
P=
La ecuación de estado de gas ideal para el aire (21% O2, 79% N2) puede expresarse como
Ra T, con la constante Ra = 1717 (ft2/(s2 ºR).
a) ¿Las unidades de P están expresadas en un sistema absoluto o ingenieril?. Justificar la
respuesta
b) En función de la respuesta en el apartado anterior, transformar las unidades de un
sistema al otro.
c) a partir del valor de Ra obtener el valor de la constante R de los gases expresada en el
SI.
Datos: 1ft = 0,3048 m, 1ºF = 1,8 ºC +32, ºR = ºF + 459,69, 1 lbm = 0,4536 Kg, 1 lbf = 4,4482
N, 1 atm = 101325 Pa
2) En un túnel de viento se ensaya el efecto que un viento de 27 m/s tendría sobre una estructura.
El modelo empleado es de escala 1/20. Si en el túnel se emplea aire con una densidad 8 veces
superior al atmosférico, pero a la misma temperatura. ¿Cual debe ser la velocidad del aire en el
túnel?. Nota: el Reynolds (Re = (L v / ) se encuentra entre los números adimensionales que se
obtendrían del correspondiente análisis dimensional. El efecto de la presión sobre la viscosidad
se puede considerar despreciable.
3) Para la reducción de contaminantes en las emisión de gases provenientes de motores de
combustión, se emplean catalizadores. Debido a la complejidad de las mezclas de gases
provenientes del motor, las reacciones que ocurren en el catalizador son numerosas. Entre las
reacciones posibles, se han propuesto:
2 CO + O2 2 CO2
CO + H2O CO2 + H2
2 NO + 2 CO N2 + CO2
2 NO + 2 H2 N2 + 2 H2O
2 H2 + O2 H2O
2 NO + 5 H2 2 NH3 + 2 H2O
6 NO + 4 NH3 5 N2 + 6 H2O
2 NO + H2 N2O + H2O
2 N2O 2 N2 + O2
2 NH3 N2 + 3 H2
2 NO + O2 2 NO2
a) ¿Son realmente necesarias todas estas ecuaciones químicas para efectuar cálculos
estequiométricos?. Considere que en la composición del gas final, todas las especies
químicas involucradas en las reacciones anteriores estuviesen presentes. Justificar la
respuesta.
b) Si la respuesta en el apartado anterior hubiese sido negativa, proponga aquellas
ecuaciones que considere formarían un sistema válido para efectuar dichos cálculos
estequiométricos.
4) Estimar la temperatura de ebullición normal del etilbenceno.
Datos: Método de Lyndersen
Ecuación de Miller:
5) Los datos de equilibrio para el sistema agua-acetona-metil isobutil cetona (MIBC) a 25ºC, se
muestran en la tabla.
Fase acuosa (% en peso)
Fase MIBC (% en peso)
agua
acetona
MIBC
agua
acetona
MIBC
98,0
0,0
2,0
2,3
0,0
97,7
95,2
2,6
2,2
2,7
5,0
92,3
92,2
5,4
2,4
3,0
10,0
87,0
88,9
8,5
2,6
3,2
15,0
81,8
85,3
11,9
2,8
3,7
20,0
76,3
81,5
15,5
3,0
4,3
25,0
70,7
77,2
19,5
3,3
5,3
30,0
64,7
71,8
24,2
4,0
6,8
35,0
58,2
65,7
29,2
5,1
8,8
40,0
51,2
57,5
35,2
7,3
12,6
45,4
42,0
PUNTO UNIÓN
34,7
46,5
18,8
a) Representar los datos de equilibrio
b) Si se mezclan agitando 10 kg de agua, 60 de acetona y 30 de MIBC. ¿Cuantas fases,
de que composición y que cantidad de cada una se obtendrá cuando se deje de agitar la
mezcla?
c) Idem, pero mezclando con 30 kg de agua, 10 de cetona y 60 de MIBC.