Calculo de Las Capacidades Caloríficas

Cálculos Básicos II

Regla de Kopp

• Se aplica cuando no se tienen formulas tabuladas.• Es un método empírico simple, para calcular la

capacidad calorífica de un solido o liquido a 20 C.\

• “La capacidad calorífica (Cp) de un compuesto es igual a la suma de la capacidad calorífica de los elementos que lo constituyen".

Regla de Kopp

• (Cp) XY = (Cpa) X + (Cpa) Y

• Ej

• (Cp) Ca(OH)2 = (Cpa) Ca + 2 (Cpa) O + 2 (Cpa) H• = [26 + 2 (17) + 2 (9,6)] (J/mol . C)• = 79 (J/mol . C)

Capacidades Caloríficas atómicas para la regla de Kopp

Elemento Sólidos (J/mol . C) Liquido (J/mol . C)

C 7.5 12

H 9.6 18

B 11 20

Si 16 24

O 17 25

F 21 29

P 23 31

S 26 31

Todos los demás 26 33

Si se desea calcular el ∆H asociado con un ∆T de una mezcla

de sustancias. Se aplican las siguientes reglas:

• Regla 1: Para una mezcla de gases o líquidos, calcula el cambio de entalpia total como la suma de los cambios de entalpias para los componentes puros de la mezcla.

• Regla 2: Para soluciones altamente diluidas de sólidos o gases en líquidos, desprecia el cambio de entalpia del soluto.

Simplicado el calculo de Cp de una mezcla es:

• Cpm (T) = ∑ yi Cpi (T)

• Cpm = Capacidad Calorifica• Yi = fraccion mol o en masa del i-esimo del componente• Cpi = Capacidad Calorifica del i-esimo del componente

Una vez encontrado Cpm , se puede encontrar ∆H para un ∆T de T1 a T2:

∆H =

Balance de Energía para sistemas de una fase

• Diagrama de flujo• Selección de estado de referencia• Si hay (Cp) promedio de un componente, seleccionar la T de

referencia.• Preparar una tabla, con las cantidades de los componentes,

entalpias especificas para todos los flujos de entrada y salida.

• Ejemplo:

• Se desea calentar desde 20 a 300 C un flujo que contiene 10% en volumen de CH4 y 90% en volumen de aire. Calcula la velocidad de entrada de calor requerida en (Kw) si la velocidad de flujo del gas es 2 * 10^3 L (STP)/min.

Diagrama de flujo

Recuerda que si se especifica la velocidad de flujo en L (STP)/ min, esto no quiere decir que la P y T también estén en condiciones estándar, simplemente es para indicar el flujo molar

La Ep = Ec = W = 0; el balance de energia es Q = ∆H. La tarea es hallar ∆H = ∑salida nH - ∑entrada nH

Seleccionemos las siguientes condiciones de referencia para las dos sustancias:

Sustancia Estado Temperatura Presión H inicial

Metano Gas 20 C 1 atm 0

Agua Gas 25 C 1 atm A calcular

Tabla con los valores a encontrarse:

Sustancia N entrada (mol/min)

H entrada (J/mol)

N salida (mol/min)

H salida (J/mol)

Metano 8,93 0 8,93 12 090

Agua 80,4 -145 80,4 8 170

n Aire = 89.3 – 8.93 = 80.4 mol aire/ min