Problema nº 6 de calor sensible, combustión y rendimiento - TP11

Enunciado del ejercicio nº 6

Suponiendo que es utilizable el 50 % del calor, ¿cuántos kilogramos de agua a 15 °C podrán calentarse hasta 95 °C quemando 200 litros de metano medidos en CNPT? El calor de combustión del metano es 213 kcal/mol.

Desarrollo

Datos:

Vₘ = 200 l

ΔHₘ = 213 kcal/mol

t₁ = 15 °C

t₂ = 95 °C

η = 0,5

V_mol = 22,4 dm³ en CNPT

cₑ = 1 kcal/kg·°C (calor específico del agua)

Fórmulas:

Q = m·cₑ·(t₂ - t₁)

Solución

Convertimos las unidades de volumen:

Vₘ = 200 dm³

En CNPT 22,4 dm³ de metano (1 mol) libera 213 kcal/mol, por tanto, el calor teórico es:

Cálculo de la cantidad de calor

Qₜ = 1.901,785714 kcal

El rendimiento es del 50 % (η = 0,5), entonces, el calor real es:

Qᵣ = η·Qₜ

Qᵣ = 0,5·1.901,785714 kcal

Qᵣ = 950,8928571 kcal

Aplicamos la ecuación de cantidad de calor para el agua con el calor real del metano:

Qᵣ = m·cₑ·(t₂ - t₁)

Despejamos m:

Reemplazamos por los valores y calculamos:

Cálculo de la masa del compuesto

m = 11,88616071 kg

Respuesta, la masa de agua que se puede calentar es:

m = 11,9 kg

Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina

Ejemplo, cómo calcular la cantidad de calor de combustión y rendimiento