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Tarea Mensual N°1

Profesora: Esa Soto Integrantes: Martin Cartagena Camila Devia


Problema N°1 Las fresas contienen alrededor de 20% de sólidos y 80% de agua. Para preparar mermelada de fresa, se mezclan las fresas trituradas con azúcar en una relación de 45:55, y a la mezcla se calienta para evaporar agua hasta que el residuo contenga una tercera parte de agua en masa. Presente el diagrama de flujo de este proceso y utilícelo para calcular cuantas toneladas de fresas se necesitan para producir 5 toneladas de mermelada. 1. 2. 3. 4.

¿Qué le están preguntando? ¿Cómo lo va a resolver? ¿Qué herramientas matemáticas empleará? ¿Cuáles asignaturas ya aprobó y/o cursó en Upla, son aplicables y por qué?

Respuestas: 1. 2. 3. 4.

La cantidad de fresas que se necesitan para producir 5 ton de mermelada. Con la materia de balance de masa. Con un sistema de ecuaciones en el balance de masa. Balance de materia. Si es aplicable ya que para calcular los datos necesitábamos hacer Agua (M3)

Fresas (M1)

20% solidos

80% agua Azúcar (M2)

Datos. F/A=45/55= 0,8 F= 0,8A F: Fresas A: Azúcar M: mermelada H: agua Mermelada= 5000 kg.

Proceso

Mermelada (M4)


BM Total. m1+m2 = m3+m4 Balance parcial de masa para solidos M1 + M2= M4 F + A= (2/3)* 5000 F + A = 3300 F= 3300 – A Entonces 0,8 A= 3300-A A= 1815 kg F= 1485 kg ; es el 80% y hay que pasarlo al 100% porque falta el 20% de agua, ya que solo estamos contando lo solido. F real= 1856 kg Balance parcial para masa de agua M1= M2+M3 M3= (1/3)*5000 M3= 1700 L F= 1856; si el agua es el 20% de este numero H de F= 1856* 0,2= 370 L M2= (2/3)* 5000= 3300 L Entonces 370+ H= 1700+ 3300 H = 4730 L Respuesta. Se necesitarån para hacer 5 ton de mermelada, 4.730 Ltrs de agua.


Problema N°2 Los granos de café contienen sustancias solubles en agua y otras que no lo son. Para producir café instantáneo, se disuelve la porción soluble en agua hirviendo (es decir, preparando café) en percoladores grandes, y se alimentan después con el café un secador en el que se evapora el agua, dejando el café soluble como polvo seco. La porción insoluble de los granos de café (el sedimento) pasa a través de varias operaciones (diferentes secados) y los sedimentos secos pueden usarse para rehabilitación de tierras. La disolución extraída de los sedimentos en la primera etapa de secado (secador de ciclos) se junta con el flujo de salida de los percoladores y esa es la alimentación del secador. Aquí se muestra el diagrama de flujo de este proceso, en el cual S e I representan los componentes solubles e insolubles de los granos de café, A es el agua y C la disolución que contiene 35% en masa de S y 65% en masa de A.

1. 2. 3. 4.

¿Qué le están preguntando? ¿Cómo lo va a resolver? ¿Qué herramientas matemáticas empleará? ¿Cuáles asignaturas ya aprobó y/o cursó en Upla, son aplicables y por qué?

Respuestas: 1. 2. 3. 4.

Asumimos que nos están preguntando el valores de los flujos del 1 al 8. Con los datos entregados en el ejercicio. Con sistemas de ecuaciones y balances de masa. Balance de materia


Balance de masa en el secador. B. Masa I: 0,5*Q7=0,7*1400 kg/h Q7= 1960 kg/h BMT: Q8= 1400 – Q7 Q8= 2940 kg/h Balance de masa de la Prensa. B.Masa I: 0,2 Q3=0,5Q7 Q3=4900 Kg/h BMT: Q3= Q5+Q7 Q5= 2940 kg/h BM Secador por dispersión. BM A: 500= 0,35Q4 Q4= 1430 Kg/h BMT: Q4= Q6+500 Q6= 930 Kg/h B M secador. A: 0,5*0,65*Q7=1400 X+ Q8 X= 0,055

Balances globales para todo el proceso. BM A: Q2=0,65*Q5+ Q8 + 0,055*1400 + Q6 Q2= 3480 Kg/h BMT: Q1+ Q2= Q5+ Q6+ 1400 + 500+ Q6 Q1= 2850 Kg/h


Problema N°3 Para la reacción A + B productos, se ha realizado cuatro experiencias en las cuales se determinan las velocidades iniciales de reacción para diferentes concentraciones de reactivos. Los resultados se muestran en la siguiente tabla: Experiencia 1 2 3 4

(A) (Mol/L) 1,0 2,0 1,0 2,0

(B) (Mol/L) 0,5 1,0 1,0 0,5

Vreacc (Mol/L S 1,2 x 10-³ 9,6 x 10-³ 2,4 x 10-³ 4,8 x 10-³

a) b) c) d)

Indica los órdenes parciales de la reacción y el orden global. Escribe la ecuación de velocidad. En qué unidades se medira la constante de v. ¿Cuánto valdría la velocidad de reacción si las concentraciones iniciales fueran 1,5 mol/l para A y B?

1. 2. 3. 4.

¿Qué le están preguntando? ¿Cómo lo va a resolver? ¿Qué herramientas matemáticas empleará? ¿Cuáles asignaturas ya aprobó y/o cursó en Upla, son aplicables y por qué?

Respuestas: 1. Nos están preguntando por los órdenes parciales de la reacción, el orden global, la ecuación de velocidad, las unidades de V y cuanto valdría la reacción si los valores de A y B fueran 1,5(mol/L). 2. Primero recordando la materia y analizando el ejercicio comparándolo con ejercicios resueltos. 3. Utilizaremos la ley de la velocidad 4. Las asignaturas Aplicables en este ejercicio son todas las de químicas

a)


b) V= K (A)² x (B) Donde: K= constante de velocidad A= Concentración de reactivo B= Concentración de reactivo B

c) La constante de velocidad se expresa en: K=

L² S x Mol²

d) Para conocer la velocidad de reacción tomamos los valores del experimento 1 K= 1,2 x 10-³ = 2,4x10-³ (1,0) ² x 0,5

L² S x Mol²

Al tener el k podemos obtener el valor de la velocidad de reacción. V= 2,4x10-³ x (1,5) ³ = 8,1x10-³ Mol LxS

Problema N°4 Se ha estudiado una reacción química que obedece al tipo de aA + bB productos. Tras diversos ensayos se sabe que la velocidad se duplica al duplicar la concentración de A y se reduce a la cuarta parte al reducir a la mitad la concentración de B. a) Calcular el orden de reacción global. b) ¿Cómo es su ecuación de velocidad? c) ¿En cuánto debe aumentarse la concentración de A para cuadruplicar la velocidad de la reacción? d) ¿Y la de B para lograr el mismo objetivo?

1. ¿Qué le están preguntando? 2. ¿Cómo lo va a resolver? 3. ¿Qué herramientas matemáticas empleará?


4. ¿Cuáles asignaturas ya aprobó y/o cursó en Upla, son aplicables y por qué? Respuestas:

1. En el ejercicio nos están preguntando cual es la ecuación de velocidad, cuanto aumentara la concentración de A y B para cuadruplicar la velocidad de reacción. 2. Buscando la ecuación de velocidad de dicha materia para poder llevar a cabo las preguntas. 3. La ley de la velocidad. 4. Todos los ramos de químicas.

a)

La ecuación de velocidad es: V= (A)ʷ x (B)ʸ

b) Donde w, y son ordenes parciales Orden global = w+y = 1 + 2 = 3 V = (A) x (B)² c) Para cuadriplicar la velocidad de A se Cuadriplica ya que su función es directa a la velocidad de reacción. d) Para cuadriplicar la velocidad de B solo se debe duplicar ya que la velocidad dependerá de su cuadrado.

Problema N°5

Para la reacción 2NO2 (g)

2 NO (g) + O2 (g)

Se han obtenido los siguientes datos relativos a la constante de velocidad:

T (k) 375 430

Cte de velocidad K(mol/L)-¹ x S-¹ 1,60 7,50


a) Calcula la Ea. b) A la vista de las unidades de k, indica de que orden es la reacción. 1. 2. 3. 4.

¿Qué le están preguntando? ¿Cómo lo va a resolver? ¿Qué herramientas matemáticas empleará? ¿Cuáles asignaturas ya aprobó y/o cursó en Upla, son aplicables y por qué?

Respuestas: 1. 2. 3. 4.

Nos preguntan sobre la energía de activación y el orden de reacción de K Averiguando la formula se energía de activacion y ver como aplicarla en el ejercicio. Utilizaremos la ecuación de Arrehnius linealizada para dos puntos. Las asignatuda de químicas.

a) La ecuación:

Con R= 8,31 (J/Kmol)

Ln (1,6) = Ea ( 1 - 1 ) (7.5) 8.31 ( 375 430) Desalloramos: Ea = 37,64 KJ Mol b) Es de orden 2 Problema N°6 Mediante tres ejemplos para cada literal, vinculados a temáticas ambientales (1 ejemplo para matriz de agua, 1 ejemplo para matriz aire y 1 ejemplo para matriz suelo), avale o refute las siguientes aseveraciones: a) b) c) d) e)

La velocidad de reacción aumenta con el tiempo. La temperatura no influye en la velocidad. Un catalizador altera la cantidad de producto obtenido. Un catalizador varía la entalpia de reacción. La presión solo influye en reacciones en fase gaseosa.

1. ¿Qué le están preguntando? 2. ¿Cómo lo va a resolver? 3. ¿Qué herramientas matemáticas empleará?


4. ¿Cuáles asignaturas ya aprobó y/o cursó en Upla, son aplicables y por qué? Respuestas: 1. Nos piden que avalemos o refutemos las aseveraciones que nos presentan. 2. Informándonos sobre los temas elegidos. 3. En este problema no utilizaremos herramientas matemáticas. 4. Nos servirá introducción a la Ingeniería, origen y contaminación, junto con procesos II.

Matriz de agua. Ejemplo: Contaminante de Aceites y grasas en planta de tratamiento de aguas servidas, en fase de floculación. a) Si aumenta la velocidad de reacción en las partículas de aceite y grasas porque al flocular se aglutinan. b) Claro que influye porque disuelve de mejor manera el aceite y las grasas. c) Claro que sí, puesto que se utilizan floculantes. d) Claro que sí, porque hay cambios de temperatura, además de capacidad calorífica porque la densidad no es constante. e) No, el sistema está bajo la presión de gravedad y dentro del líquido hay presiones internas. Matriz de Aire. Ejemplo: Emisiones de PM10, para pavimentación con asfaltos. a) No la velocidad de reacción no aumenta con el tiempo, porque no existe reacción en PM10. b) No influye la temperatura en la velocidad de reacción del PM10, pero si influye en otros elementos. c) Si puede haber un catalizador que influya en el producto, puesto que puede crear más polvos y materiales particulados. d) Las presiones si importan porque ayudan a disipar el PM 10. Matriz Suelo. Cobre (Cu) presente en los suelos en suelos de uso agrícola en Puchuncaví. a) Si la velocidad de reacción si aumenta con el tiempo porque el Cu se oxida en el suelo respecto al tiempo (horas, días, semanas). b) La temperatura si influye puesto que da la condición ideal para la oxidación. c) Puede existir un catalizador, pero en esos terrenos es difícil de encontrarlos, por lo que es NO. d) No hay variación de entalpía. e) No, la presión si influyen en todo momento.

Tarea mensual n (2)  

tarea mensual 1

Tarea mensual n (2)  

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