Balances de materia y energia densidad y concentraciones PDF

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Autoevaluación 1.- ¿Cuáles son las unidades de la gravedad específica? No posee unidades. Esto porque las unidades tanto en el denominador como en el numerador son las mismas, entonces se anulan y el resultado de la gravedad específica queda sin unidad. Por esta razón no se define como la densidad absoluta de la sustancia sino la densidad relativa de la misma. 2.- La gravedad específica de un líquido es de 0.50. ¿Cuál es su densidad en g/cm3? ¿Cuál es su volumen específico en cm 3/g? ¿Cuál es su densidad en lbm/ft3? ¿Cuál es la masa de 3.0 cm 3 de este líquido? ¿Qué volumen ocupan 18 g? A) 0.50 g/cm3 B) Es el inverso de la densidad, por lo cual no depende de la materia v= V/m = 1/r = 1/0.50 g/cm 3 = 2 cm3/g C) 0.50 g/cm3 = 1g/cm3

=

x

x= 31.22 lb/ft3

62.43 lb/ft3

D) m=r.v = 0.50 g/cm3 * 3cm3 = 1.5 g E) r=m/v entonces v=m/r = 18g /0.50 g/cm 3 = 36 cm3 3.- Si las sustancias A y B tienen, ambas, una densidad de 1.34 g/cm 3, ¿tendrán la misma masa 3 cm3 de A que 3 cm3 de B? Si 4.- Si las sustancias A y B tienen, ambas, una gravedad específica de 1.34, ¿tendrán 3 cm3 de A la misma masa que 3 cm3 de B? ¿Por qué no? No, porque se pudo haber utilizado diferentes densidades para obtener la gravedad. 5.- Si congela una botella totalmente llena de agua ésta se rompe, pero si congela un recipiente de paredes flexibles perfectamente sellado y lleno de alcohol n-butílico, sus paredes se vuelven cóncavas. ¿Qué puede concluir sobre la densidad de las formas líquida y sólida de estas dos sustancias? Densidad volumen.

se define como la masa de una sustancia con respecto a su

La densidad del agua en estado sólido es menor a la densidad de agua en estado líquido y la densidad del alcohol es mayor en el estado sólido que en el líquido.

6.- Diga si la densidad del mercurio líquido aumenta o disminuye al elevarse la temperatura. Justifique su respuesta empleando un termómetro para ilustrarla. Cuando sube la temperatura, el mercurio y el tubo de vidrio se dilatan. Como el mercurio se dilata más que el vidrio, sube a un nivel más alto dentro del tubo capilar. Es decir, a mayor temperatura la misma masa ocupa un mayor volumen por lo tanto la densidad disminuye. Ejercicio 3.3 La gravedad específica aproximada de la gasolina es de 0.70. (a) Determine la masa (en kg) de 50.0 litros de gasolina (b) La velocidad de flujo másico de la gasolina que sale de un tanque de refinería es de 1150 kg/min. Estime la velocidad de flujo volumétrico en litros/s. (c) Calcule la velocidad promedio del flujo másico (lb m/min) que suministra una bomba de gasolina. (d) Se combina gasolina y queroseno (gravedad específica = 0.82) para obtener una mezcla con gravedad específica de 0.78. Calcule la relación volumétrica (volumen de gasolina)/volumen de queroseno) de los dos compuestos en la mezcla, suponiendo que V mezcla=Vgasolina+Vqueroseno Ejercicio 3.5 Se mezclan benceno líquido y n-hexano líquido para formar una corriente que fluye a una velocidad de 700 lm m/h. Un densitómetro (instrumento que se utiliza para determinar la densidad) colocado en la línea indica que la corriente tiene una densidad de 0.850 g/mL. Empleando las gravedades específicas de la tabla B.1, calcule las velocidades de alimentación másica y volumétrica de ambos hidrocarburos hacia el recipiente de mezclado (en unidades americanas de ingeniería). Indique por lo menos dos suposiciones necesarias para obtener una estimación a partir de los datos anteriores. Ejercicio 3.6 Una solución acuosa a 25°C que contiene 35.0% por peso de H 2SO4 tiene una gravedad especifica de 1.2563. Se requiere una cantidad de la solución al 35% que contenga 195.5 kg de H2SO4. a) Calcule el volumen necesario (L) de la solución utilizando la gravedad específica que se indica. b) Estime el porcentaje de error que hubiera resultado si se hubieran usado las gravedades específicas de los componentes puros del H 2SO4 (GE = 1.8255) y del agua para el cálculo, en vez de la gravedad especifica de la mezcla indicada. A) V= (195.5 kg H2SO4 ) * (1kg solución/0.35 kg H2SO4) * (1L/ 1.2563* 1.000 kg) = 445 L B) 195.5 kg H2SO4 * (1L/ 1.8255*1Kg) + 195.5 Kg H2SO4 * (0.65 Kg H2O/0.35 Kg H2SO4) * (1 L/ 1.00 Kg) = 470 L

Error= (470-445/445) * 100= 5.6%

Ejercicio 3.12 Se preparan soluciones acuosas del aminoácido L-isoleucina (Ile) colocando 100.0 gramos de agua pura en seis matraces y agregando cantidades distintas, pesadas con precisión, de Ile en cada matraz. A continuación se miden las densidades de las soluciones a 50.0 ± 0.05°C con un densitómetro de precisión y se obtienen los siguientes resultados:

a) Trace una curva de calibración indicando la relación de la masa, r, en función de la densidad de la solución, p, y ajuste una línea recta a los datos para obtener una ecuación de la forma r = ap + b. b) La velocidad de flujo volumétrico de una solución acuosa de Ile a 50°C de temperatura es 150 L/h. Se mide la densidad de una muestra de la corriente y se determina que es 0.9940 g/cm3. Use la ecuación de calibración para calcular la velocidad de flujo másico de Ile en la corriente (kg de Ile/h). c) Se acaba de descubrir que el termopar que se usó pare medir la temperatura de la corriente estaba mal calibrado y que la temperatura era en realidad 47°C. Indique si la velocidad de flujo másico de Ile calculada en el inciso (b) fue demasiado alta o demasiado baja. Describa todas las suposiciones que haga y explique brevemente su razonamiento....