Mathcad_-_ejercicio_clase_2
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1. Hidrógeno y nitrógeno se mezclan en un proceso adiabático de EEFE en la relación 2 kmol de hidrógeno por kmol de nitrógeno. El hidrógeno entra a 0.5 MPa, 20°C y el nitrógeno entra a 0.5 MPa, 200°C. La presión después de la mezcla es 0.49 MPa. Determine la temperatura de la mezcla y el cambio neto de entropía por kmol de mezcla. Mezcla Pm 0.49 := TM := Estado 2H2 Estado 2 N2 Estado 1H2 Estado 1N2 NH2 2 := NN2 1 := Propiedades : P1H2 0.5 := P1N2 0.5 := T1H2 20 273 + := T1N2 200 273 + := CpN2m 1.045 := CpH2m 14.4 := kJ kgK Primera ley MMN2 28 := MMH2 2 := NH2 h1H2 ⋅ NN2 h1N2 ⋅ + NH2 h2H2 ⋅ NN2 h2N2 ⋅ + = CpN2 CpN2m MMN2 ⋅ := CpN2 29.26 = kJ kmolK 0 NH2 h2H2 h1H2 − ( ) ⋅ NN2 h2N2 h1N2 − ( ) ⋅ + = CpH2 CpH2m MMH2 ⋅ := 0 NH2 CpH2 ⋅ T2 T1H2 − ( ) ⋅ NN2 CpN2 ⋅ T2 T1N2 − ( ) ⋅ + = CpH2 28.8 = kJ kmolK T2 NH2 CpH2 ⋅ T1H2 ⋅ NN2 CpN2 ⋅ T1N2 ⋅ + NH2 CpH2 ⋅ NN2 CpN2 ⋅ + := T2 353.636 = másica ΔStotal ΔSH2 ΔSN2 + = mH2 sm2H2 sm1H2 − ( ) ⋅ mN2 sm2N2 sm1N2 − ( ) ⋅ + = sm2N2 kJoule kgK ΔStotal ΔSH2 ΔSN2 + = mH2 CpH2m ln T2 T1H2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ RH2 ln P2H2 P1H2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ − ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ mN2 CpN2m ln T2 T1N2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ RN2 ln P2N2 P1N2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ − ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ + = molar ΔStotal ΔSH2 ΔSN2 + = NH2 s2H2 s1H2 − ( ) ⋅ NN2 s2N2 s1N2 − ( ) ⋅ + = kJoule kmolK s2N2 ΔStotal ΔSH2 ΔSN2 + = NH2 CpH2 ln T2 T1H2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ Ru ln P2H2 P1H2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ − ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ NN2 CpN2 ln T2 T1N2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ Ru ln P2N2 P1N2 ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ − ⎛ ⎜ ⎝ ⎞ ⎟ ⎠ ⋅ + = Pm P2N2 P2H2 + =
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1. Hidrgeno y nitrgeno se mezclan en un proceso adiabtico de EEFE en la relacin2 kmol de hidrgeno por kmol de nitrgeno. El hidrgeno entra a 0.5 MPa, 20C yel nitrgeno entra a 0.5 MPa, 200C. La presin despus de la mezcla es 0.49 MPa. Determine la temperatura de la mezcla y el cambio neto de entropa por kmol demezcla.
Mezcla Pm 0.49:=TM :=
Estado 2H2 Estado 2 N2Estado 1H2 Estado 1N2
NH2 2:= NN2 1:=Propiedades :
P1H2 0.5:= P1N2 0.5:=
T1H2 20 273+:= T1N2 200 273+:= CpN2m 1.045:= CpH2m 14.4:= kJkgK
Primera ley MMN2 28:= MMH2 2:=
NH2 h1H2 NN2 h1N2+ NH2 h2H2 NN2 h2N2+= CpN2 CpN2m MMN2:=CpN2 29.26= kJ
kmolK0 NH2 h2H2 h1H2( ) NN2 h2N2 h1N2( )+=CpH2 CpH2m MMH2:=
0 NH2 CpH2 T2 T1H2( ) NN2 CpN2 T2 T1N2( )+=CpH2 28.8= kJ
kmolKT2
NH2 CpH2 T1H2 NN2 CpN2 T1N2+NH2 CpH2 NN2 CpN2+:=
T2 353.636=
msica Stotal SH2 SN2+= mH2 sm2H2 sm1H2( ) mN2 sm2N2 sm1N2( )+=
sm2N2kJoulekgK
Stotal SH2 SN2+= mH2 CpH2m ln T2T1H2
RH2 ln
P2H2P1H2
mN2 CpN2m ln
T2T1N2
RN2 ln
P2N2P1N2
+=
molar Stotal SH2 SN2+= NH2 s2H2 s1H2( ) NN2 s2N2 s1N2( )+= kJoule
kmolKs2N2
Stotal SH2 SN2+= NH2 CpH2 ln T2T1H2
Ru ln
P2H2P1H2
NN2 CpN2 ln
T2T1N2
Ru ln
P2N2P1N2
+=
Pm P2N2 P2H2+=
-
P2N2NN2
P2H2NH2
=T2
P2N2 VmRu NN2= T2
P2H2 VmRu NH2=
NH2NN2
2= P2H2P2N2
=
P2N2Pm
3:=
P2N2 0.163=
P2H2 2 P2N2:=
P2H2 0.327=P2N2 P2H2+ 0.49=
Ru 8.314:=
Stotal NH2 CpH2 lnT2
T1H2
Ru lnP2H2P1H2
NN2 CpN2 ln
T2T1N2
Ru ln
P2N2P1N2
+:=
Stotal 18.704=
