Problemas resueltos termodinamica

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Solucion a problemas variados de termodiamica, capitulo 11 y 12 del Smith

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Hoja1

Hoja2Constantest=T2/T1 (K)R (J/mol*K)PROBLEMA 11.4EspecieABCT2 (K)T1 (K)0.68760459678.314Metano1.7029.08E-03-2.16E-06308.15448.15Etano1.1311.92E-02-5.56E-06ECUACIONESmolesmetano0.5etano0.5MetanoMCPH4.82E+00MCPS4.7905128369EtanoMCPH7.60E+00MCPS7.5310818293T (k)300P1 (bar)3P2 (bar)1MCPHmix6.21E+00MCPSmix6.1607973331H (J/mol)-7227.9828502849H (J/mol*K)-15.8132950086Wideal (J/mol)-2483.9943477025

Hoja3PROBLEMA 11.16Compuesto puro entonces en P=0 y Z=1, i=1 y ln1=0P (bar)Z Fi (bar^-1)Ailniifi (bar)0100010100.985-0.0015-0.0075-0.00750.99252805489.9252805482200.97-0.0015-0.015-0.02250.977751237219.5550247439400.942-0.00145-0.0295-0.0520.949328866837.9731546737600.913-0.00145-0.029-0.0810.922193691455.3316214867800.885-0.0014375-0.028875-0.1098750.895946121671.6756897251000.869-0.00131-0.027475-0.137350.8716650987.16650899552000.765-0.001175-0.12425-0.26160.7698188897153.96377793723000.762-0.0007933333-0.0984166667-0.36001666670.6976646982209.29940946874000.824-0.00044-0.0616666667-0.42168333330.6559417214262.37668855495000.91-0.00018-0.031-0.45268333330.6359194762317.9597381231Datos de la tabla B.1wTc (K)Pc (bar)T (K)Tr0.224304.273.83423.151.391025641Calculo del coeficiente de fugacidad (fG)B0B1G(P)fG(P)-0.16587211250.09599480930.98063566149.80635661390.961646300419.2329260080.924763607136.99054428280.889295501553.35773008890.85518772968.41501831680.822388115782.238811570.6763222128135.26444256910.5561993502166.85980506850.4574117356182.96469423520.3761699753188.0849876648

Hoja4PROBLEMA 11.17EspecieTemperatura (K)Precion (bar)SO2600300Valores reportados. Tabla B.1wTc (K)Pc (bar)TrPr0.245430.878.841.39275766023.8051750381Interpolacion para encontrar los coeficientes de correlacion para el coeficiente de fugacidad. Tabla E.15 y E.16Intervalo de interpolacionValores reportados tabla E.15 para 0Valores reportados tabla E.16 para 1TrPrA Tr de 1.3 y Pr de 3 0.6383A Tr de 1.3 y Pr de 3 1.28531.33A Tr de 1.4 y Pr de 3 0.7145A Tr de 1.4 y Pr de 3 1.29421.45A Tr de 1.3 y Pr de 5 0.5383A Tr de 1.3 y Pr de 5 1.3868A Tr de 1.4 y Pr de 5 0.6237A Tr de 1.4 y Pr de 5 1.4488

0 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.7089813370 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.61751504180 a una Pr entre 3 y 50.6721581482

1 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr1.29355543181 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr1.44430974931 a una Pr entre 3 y 51.3542472384f (bar) GR/RT0.7239981685217.1994505472-0.3229664163

F= ((X2-X)/(X2-X1))+((X-X1)/(X2-X1)) ecucion para interpolar

Pr=P/PcTr=T/Tc

=(0)(1)w ecuacion para encontrar el coeficiente de fugacidad apartir de correlaciones de la tabla E.15 y E.16 CORRELACIONES DE LEE/KESLER

f=*P ecuacion para fugacidad

GR/RT=ln

Hoja5PROBLEMA 11.18a)EspecieTemperatura (K)Precion (bar)isobutileno553.1520Valores reportados. Tabla B.1wTc (K)Pc (bar)TrPr0.194417.9401.32364201960.5Interpolacion para encontrar los coeficientes de correlacion para el coeficiente de fugacidad. Tabla E.15 y E.16Intervalo de interpolacionValores reportados tabla E.15 para 0Valores reportados tabla E.16 para 1TrPrA Tr de 0.65 y Pr de 0.40.9419A Tr de 0.65 y Pr de 0.41.02571.30.4A Tr de 0.7 y Pr de 0.40.955A Tr de 0.7 y Pr de 0.41.03041.40.6A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 0.9141A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 1.0399A Tr de 0.7 y Pr de 0.60.9333A Tr de 0.7 y Pr de 0.61.0471

0 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.94499710460 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.91863926780 a una Pr entre 3 y 50.9318181862

1 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr1.02681117491 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr1.04160222541 a una Pr entre 3 y 51.0342067002f (bar) GR/RT0.937918295718.7583659136-0.0640924386b)EspecieTemperatura (K)Precion (bar)isobutileno553.15100Valores reportados. Tabla B.1wTc (K)Pc (bar)TrPr0.194417.9401.32364201962.5Interpolacion para encontrar los coeficientes de correlacion para el coeficiente de fugacidad. Tabla E.15 y E.16Intervalo de interpolacionValores reportados tabla E.15 para 0Valores reportados tabla E.16 para 1TrPrA Tr de 0.65 y Pr de 0.40.7345A Tr de 0.65 y Pr de 0.41.17761.32A Tr de 0.7 y Pr de 0.40.7925A Tr de 0.7 y Pr de 0.41.18581.43A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 0.6383A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 1.2853A Tr de 0.7 y Pr de 0.60.7145A Tr de 0.7 y Pr de 0.61.2942

0 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.74821237140 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.6563152190 a una Pr entre 3 y 50.7022637952

1 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr1.17953864561 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr1.28740413971 a una Pr entre 3 y 51.2334713927f (bar) GR/RT0.731441034573.1441034499-0.3127386708

F= ((X2-X)/(X2-X1))+((X-X1)/(X2-X1)) ecucion para interpolar

Pr=P/PcTr=T/Tc

=(0)(1)w ecuacion para encontrar el coeficiente de fugacidad apartir de correlaciones de la tabla E.15 y E.16 CORRELACIONES DE LEE/KESLER

f=*P ecuacion para fugacidad

GR/RT=ln F= ((X2-X)/(X2-X1))+((X-X1)/(X2-X1)) ecucion para interpolar

Pr=P/PcTr=T/Tc

=(0)(1)w ecuacion para encontrar el coeficiente de fugacidad apartir de correlaciones de la tabla E.15 y E.16 CORRELACIONES DE LEE/KESLER

f=*P ecuacion para fugacidad

GR/RT=ln

Hoja6PROBLEMA 11.19a)EspecieTemperatura (K)PrecionSAT (bar)Presion (bar)Ciclopentano383.155.267275Valores reportados. Tabla B.1wTc (K)Pc (bar)TrPsatrTnZcVcR (cm3bar/molK)0.196511.845.020.74863227820.1169924478322.40.27325883.14Interpolacion para encontrar los coeficientes de correlacion para el coeficiente de fugacidad. Tabla E.15 y E.16Intervalo de interpolacionValores reportados tabla E.15 para 0Valores reportados tabla E.16 para 1TrPrA Tr de 0.65 y Pr de 0.40.9057A Tr de 0.65 y Pr de 0.40.90360.70.1A Tr de 0.7 y Pr de 0.40.9226A Tr de 0.7 y Pr de 0.40.93320.750.2A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 0.456A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 0.1182A Tr de 0.7 y Pr de 0.60.7178A Tr de 0.7 y Pr de 0.60.2112

0 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.922137710 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.71063860880 a una Pr entre 3 y 50.8861988357

1 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.93239030871 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.20865603751 a una Pr entre 3 y 50.8094101405

Calcular B0 y B1B0B1-0.5876296855-0.44123048660.9000125067Ecuacion de Rackettf107.545777166611.7841834468

B)EspecieTemperatura (K)PrecionSAT (bar)Presion (bar)1-buteno393.1525.8334

Valores reportados. Tabla B.1

wTc (K)Pc (bar)TrPsatrTnZcVcR (cm3bar/molK)0.19142040.430.93607142860.6388820183266.90.277239.383.14

Interpolacion para encontrar los coeficientes de correlacion para el coeficiente de fugacidad. Tabla E.15 y E.16

Intervalo de interpolacionValores reportados tabla E.15 para 0Valores reportados tabla E.16 para 1TrPrA Tr de 0.65 y Pr de 0.40.7551A Tr de 0.65 y Pr de 0.40.89530.930.6A Tr de 0.7 y Pr de 0.40.7709A Tr de 0.7 y Pr de 0.40.91830.950.8A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 0.6109A Tr de 0.65 y Pr de 0.6 0.7227A Tr de 0.7 y Pr de 0.60.6668A Tr de 0.7 y Pr de 0.60.7888

0 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.75989642860 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.62786964290 a una Pr entre 3 y 50.7342290891

1 a una Pr de 3 etre 1.3 y 1.4 Tr0.90228214291 a una Pr de 5 etre 1.3 y 1.4 Tr0.74276607141 a una Pr entre 3 y 50.8712706088

Calcular B0 y B1B0B1-0.3860488415-0.08800252640.7596056713

Ecuacion de Rackettf133.299188538920.2853500394

F= ((X2-X)/(X2-X1))+((X-X1)/(X2-X1)) ecucion para interpolar

Se utilizan estas ecuaciones ya que nos dan Psat ya que la T es menor que la Tc y por lo tanto una funcion muy debil de P

Psatr=Psat/PcTr=T/Tc

B0=0.083-(0.422/Tr^1.6)B1=0.139-(0.172/Tr^4.2

sat=exp((Psatr/Tr)*(B0+wB1)) ecuacion para encontrar el coeficiente de fugacidad apartir Psatr y Tr

Vsat=Vc*Zc^((1-Tr)^(2/7)) Ecuacion de Rackett

f=sat*Psat*exp^((Vsat(P-Psat))/RT) ecuacion de fugasidad para presiones y volumenes saturados

Hoja7f/fsatVsat =1.091P.F. =18Problema 11.21H2O (l)150150Psat (KPa) =476CbarPsat(bar) =0.00000476R (cm3bar/molK)=83.14fsatVsat= 19.638T (K)=423.15sat*Psat =fsatr=1.0873359119

ecuacion para encontrar la aproximacion (r)

r=exp((Vsat*(P-Psat))/RT) r=f/fsat

Hoja8PROBLEMA 11.25Para el sistema etileno(1)/propileno(2) como gas, calcule f1, f2, 1, 2, a t=150C, P=30bar y y1 = 0.35.

T(C)=150Datos obtenidos de tablas del SmithP(bar)=30Tc1(K)=282.3Zc1=0.281T(K)=423.15y1=0.35Tc2(K)=365.6Zc2=0.289K=0y2=0.65Pc1(bar)=50.4Vc1(cm3/mol)=131R (cm3*bar/mol*K)=83.14Pc2(bar)=46.65Vc2(cm3/mol)=188.4ijTcij(K)ZcijVcij (cm3/mol)Pcij(bar)wijTrijB0ijB1ijBijB^ij11282.30.28113150.40.0871.4989373007-0.13783042270.1075777062-0.1284711622ERROR:#DIV/0!12321.26138890320.285157.966116469748.18917280520.11351.3171517481-0.18857835340.0849173412-0.1789402351ERROR:#DIV/0!22365.60.289188.446.650.141.1574124726-0.25098841130.0459153259-0.2445602656ERROR:#DIV/0!12 =0.016341650410.999896340420.9998959089f1^10.4989115745f2^19.4979702227

Hoja9Problema 11.27#EspeciesFraccion molT (K)373.151Metano0.21P (bar)352Etano0.43R (cm3 bar/mol k)83.143Propano0.36DatosEspeciewTcPcZcVcTnMetano0.012190.645.990.28698.6111.4Etano0.1305.348.720.279145.5184.6Propano0.152369.842.480.276200231.1Calculosi,jw i,jTc i,j (K)Zc i,jVc i,j (cm3/mol)Pc i,j (bar)Tr i,jB0 i,jB1 i,jB i,j110.012190.60.28698.645.96444649091.9577649528-0.06104413220.128763909-20.5125803435120.056241.22640817290.2825120.533496968347.00516331631.5468870213-0.12698037060.1114702451-51.5149656756130.082265.48800349540.281143.378469322243.25908229391.4055249016-0.1617770970.0978275643-78.4526352301210.056241.22640817290.2825120.533496968347.00516331631.5468870213-0.12698037060.1114702451-51.5149656756220.1305.30.279145.548.67187022681.2222404193-0.2230989390.0649592939-112.9596340674230.126336.00586304410.2775171.307809976645.25251282711.1105460977-0.27382387590.0282675861-166.8397072