GUÍA DE PROBLEMAS SOBRE CALOR Y PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA

UNIDAD CURRICULAR: FISICOQUÍMICA

 GUÍA DE PROBLEMAS SOBRE CALOR Y PRIMERA LEY DE TERMODINÁMICA

Tomados de: Guías de problemas de: Temperatura y equilibrio térmico y balance de materia y energía combinados de Mario Yovera. (UNEY)

1. Un concentrador emplea vapor de agua para el efecto de calentamiento de 450kg de jugo de guayaba, desde 20°C hasta 63°C. La capacidad calorífica promedio del jugo de guayaba  es 3, 793kJ/kg*K. Calcula la energía térmica necesaria que absorbe el jugo.
2. Para la producción de frutas en almíbar se emplea un jarabe de mora, el cual se calienta desde 60°F hasta 122°F. Si la energía térmica suministrada a 850Lbm del jarabe fue 44277,81BTU, determine la capacidad calorífica promedio del jarabe de mora.
3. En un proceso de secado de galletas, en un secador de bandejas, se emplea aire que se calienta a través de una resistencia eléctrica. La capacidad calorífica promedio del aire es 0,25BTU/Lbm*°F. ¿Qué temperatura deberá alcanzar 100Lbmol del producto, si se le suministran 125295,25BTU de energía y si la temperatura inicial del producto fue 77°F? Nota: la masa molecular del aire es 28,97Lbm/Lbmol.
4.  Para recuperar n-Hexano líquido, del proceso de extracción de aceite por solvente, se enfrían 2444,44kg desde 338K hasta una temperatura T2. La capacidad calorífica promedio del n-Hexano líquido es 0,527Cal/gr*°C. Calcule la temperatura T2 sabiendo que se suministraron 189,14kJ de energía.
5. En el proceso de extracción de aceite de semillas oleaginosas, se utiliza n-hexano líquido, el cual es un compuesto sin valor alimenticio y nocivo para la salud, es por ello que debe ser retirado del aceite al final del proceso. Para retirarlo se utiliza un evaporador, el cual calienta 2100kg de la mezcla n-hexano líquido y aceite, desde 35°C hasta 75°C, donde se evapora n-hexano completamente. Calcular la energía térmica mínima para calentar y evaporar el n-hexano, sabiendo que la fracción másica del n-hexano es 0,995kg/kg Mezcla. Nota:

• λ = 58Cal/gr a 75°C y Cp = 0,527Cal/gr*°C.
• Calor sensible: es aquella energía envuelta en un cambio de temperatura, sin que ocurra un cambio de fase. (Q =m*CP*ΔT)
• Calor latente: energía involucrada en un cambio de fase a temperatura constante. (Q = m*λ)

1. 500kg de un puré de papas con 45% de sólidos, se introducen en un evaporador a 40°C. mediante la transferencia de calor, el producto sale del evaporador a 120°C y un porcentaje de sólidos de 80%. ¿Qué cantidad de calor se suministró, sabiendo que la cantidad de agua evaporada fue de 218,75kg y se obtuvieron 281,25kg de producto?
2. 2000Lbm de jugo de parchita con 15% de sólidos se introducen en un evaporador y por  medio de la transferencia de calor se obtienen 500Lbm de producto a una temperatura de 180°F y 60% de sólidos. Si en el proceso se evaporan 1500Lbm de agua, gracias a la transferencia de 1700x103kJ de energía al jugo, determine las entalpias específicas y la temperatura de entrada al evaporador.
3. 250lbm de jugo de tomate con 11% de sólidos se introducen en un evaporador y por medio de la transferencia de calor salen del evaporador 50Lbm de producto a 250°F y con 55% de sólidos. Si en el proceso se transfieren 5,5X104kCal al zumo de jugo, determinar la temperatura de entrada al evaporador, sabiendo que se evaporan 200Lbm de agua.
4. 100ml de un jugo de frutas, con 16°Brix, se introducen en un evaporador a 29°C y por medio de la transferencia de calor el producto sale del evaporador a 100°C y 21°Brix. La densidad de los jugos de fruta varía en función del contenido de sólidos y de la temperatura, y se calculan por medio de la ecuación:

; En g/ml[pic 1]

Para calcular el CP, utilice la fórmula:

; En kCal/kg*°C[pic 2]

Determinar la energía térmica transferida al jugo en el evaporador, sabiendo que se evaporan 25,17kg de agua y se obtienen 80,53kg de producto.

1. Un alimento se introduce a un evaporador a 30°C y 20% de sólidos. La transferencia de calor hace que el producto salga a 90°C y 60% de sólidos. Determinar la cantidad de energía absorbida por el alimento, en BTU.

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