Problema nº 7 de calor sensible y latente, rendimiento - TP11

Enunciado del ejercicio nº 7

El calor de combustión del gas etano es de 373 kcal/mol. Suponiendo que sea utilizable el 60 % del calor, ¿cuántos litros de etano, medidos en CNPT, tienen que quemarse para suministrar el calor suficiente para elevar la temperatura de 50 g de agua a 10 °C a vapor a 100 °C?

Desarrollo

Datos:

m = 50 g

ΔHₑ = 373 kcal/mol

t₁ = 10 °C

t₂ = 100 °C

η = 0,6

V_mol = 22,4 dm³ en CNPT

cₑ = 1 cal/g·°C (calor específico del agua)

c_L = 539 cal/g·°C (calor latente de vaporización del agua)

Fórmulas:

Qₛ = m·cₑ·(t₂ - t₁)

Q_L = m·c_L

Solución

La cantidad de calor necesario será la suma del calor sensible y el calor de vaporización:

Q = Qₛ + Q_L

Aplicamos las ecuaciones dadas:

Qₜ = m·cₑ·(t₂ - t₁) + m·c_L

Reemplazamos por los valores y calculamos:

Qₜ = 50 g·1 cal/g·°C·(100 °C - 10 °C) + 50 g·539 cal/g·°C

Qₜ = 50 cal/°C·90 °C + 50·539 cal/°C

Qₜ = 4.500 cal + 26.950 cal

Qₜ = 31.450 cal

El rendimiento es del 60 % (η = 0,6), entonces, el calor necesario debe ser mayor:

Qᵣ =	Qₜ
	η

Reemplazamos por los valores y calculamos:

Qᵣ =	31.450 cal
	0,6

Qᵣ = 3.147,810545 cal

Respuesta, el volumen de etano necesario es:

Qᵣ = 3.148 cal

Resolvió: Ricardo Santiago Netto. Argentina

Ejemplo, cómo calcular la cantidad de calor de sensible y latente