Guía N°1 1 La densidad de un líquido es 855 kg/m‐3. Calcule el

Guía N°1
1 La densidad de un líquido es 855 kg/m‐3. Calcule el valor de la densidad en las siguientes
unidades:
a) lb/ft3, b) oz/in3 , c) lb/m3 , d) g/cm3
res: a) 53.3762 , b) 854.02 , c) 1884.96 , d) 0.8550
2 Exprésese el valor de la aceleración normal de la gravedad (9.80665 m/s2) en las siguientes
unidades:
a) ft/s2, b) km/h2 , c) in/d2 , d) mile/h2
res: a) 32.14 , b) 127094 , c) 2.8821x1012 , d) 78974.8
3 El peso de un objeto es de 50 kgf en un lugar de la Tierra en el que la aceleración de la
gravedad es 9.805 m/s2.
a. ¿Cuál es la masa del objeto expresada en kg?
b. Si el volumen del objeto es de 20 litros, ¿cuál su densidad en lb/ft3?
res: a) 50.008 , b) 156.08
4 La viscosidad del agua a 20°C es μ = 0.1 cp = 0.01 g/(cm s) = 0.01 poise. Exprésese el valor μ
en las siguientes unidades: a) kg/(m h) , b) lb/(ft h) , c) N s/m2 , d) kgf h/m2 , e) lbf h/ft2 , f)
poundal s/f2
res: a) 3.6 , b) 2.4191 , c) 0.001, d) 2.8325x10-8 , e) 5.8014x10-9 , f) 6.7196x10-4
5 Un cuerpo de 1.25 kg se mueve con una velocidad de 6 m/s. Calcúlese su energía cinética en:
a) Julios , b) poundal ft , c) atm L
res: a) 22.50 , b) 533.94 , c) 0.2221
6 La constante R que interviene en la ecuación de los gases ideales es R = 0.08206 atm L/(molg
K). Calcúlese su valor en las siguientes unidades: a) (mmHg) cm3/(molg K) , b) cal/(molg K) , c)
Btu/(mol‐lb °R) , d) bar L/(molg K)
res: a) 6.2366x104, b)1.987 , c) 1.987, d) 0.08315
7 Una disolución acuosa, cuya densidad es 1.20 g/cm3, contiene 25% en peso de sal. Exprésese
su composición en: a) kg de sal por kg de agua, b) lb de sal por ft3 de disolución.
res:a) 0.333 , b) 18.7285
8 En una referencia bibliográfica se ha encontrado que la densidad relativa del etanol a 60°F,
con respecto al agua a 60°F, es 0.7939. ¿Cuál es la densidad del etanol, en g/cm3, a 60°F si el
volumen específico del agua a dicha temperatura es 0.016030 ft3/lb?
res: 0.7933
Este conjunto de problemas fue elaborado para la asignatura Introducción a la Ingeniería Química (44294-U.Va.), del Título Ingeniero Químico de la UVA (2004)
9 La transmisión de calor por conducción viene dada por la ecuación:
q = kAΔT/dx
donde k es la conductividad térmica del material y dT es la diferencia de temperatura.
Si la conductividad calorífica de un determinado material es k = 30 Kcal/(m h °C), exprésese su
valor en las siguientes unidades: a) Btu/(ft h °F), b) W/(cm °C), c) cal/(cm h K)
res: a) 20.16 , b) 0.349 , c) 300
10 La capacidad calorífica Cp del CO2 está dada por la ecuación
Cp = 6.3930 + 10.10x10-3T - 3.4050x10-6T2 donde Cp [=] cal/(mol.K) , T [=] K
Convertir la ecuación para que Cp y T estén en las unidades que se indican: a) cal/(g°C)
y °C , b) Btu/(kmol °F) y R , c) J/(mol °C) y K , d) Poundal ft/(lb °F) y R , e)
atm L/(mol K) y K .
res: a) 0.2022 + 1.8722x10-4T - 7.7284x10-8T2, b) 14.0939 + 1.2370x10-2T - 2.3168x10-6T2 c)
26.7383 + 4.2258x10-3T - 1.4247x10-6T2 , d) 3634.45 + 3.1899T - 5.9746x10- 4T2 e) 0.2640 +
0.4171x10-3T - 0.1406x10-6T2
11 La ecuación de Francis para evaluar la altura de líquido sobre el vertedero de un plato de
una columna de destilación es:
h = 0.48F(Q/L)0.67
donde h = altura de líquido (in) , F = factor de corrección (adimensional) , Q = flujo de líquido
(gall/min, gall: galones U.S.A.), L = longitud del vertedero (in).
a. ¿Cuáles son las unidades del coeficiente numérico 0.48?
b. Transformar la ecuación para que todas las variables de la misma estén expresadas en el
sistema SI (m, m3, s)
res: a) in1.67(min/gal)0.67 , b) h = 0.678F(Q/L)0.67
12 A partir de la teoría cinética se obtiene la siguiente expresión para la viscosidad de un gas
ideal:
μ = 0.002669(MT)0.5/d2
siendo μ = viscosidad (cp), M = masa molecular , T = temperatura absoluta (K) , d = diámetro de
colisión (Å). Exprésese la ecuación de forma que las variable μ, T y d estén dadas en las
unidades (μ, T, d) que se indican a continuación: a) [kg/(m.s) , °C , m] , b) [lb/(ft h) , R ,in] , c)
[kgf s/m2] , °F , cm)
res: a) μ =2.669.10-26[M(T + 273.15)]0.5/d2 , b) μ = 7.4591.10-20(MT)0.5/d2 , c) μ = 2.0286.1023
M(T + 459.67)]0.5/d2
13 Según la ecuación de van de Waals, la relación entre la presión, p, el volumen, V, y la
temperatura, T, de 1 mol de NH3 está dada por la expresión:
(p + 4.1922/V2)(V - 0.03732) = 0.08206T
donde p [=] atm, V [=] litro, T [=] K. Transfórmese la ecuación para que las unidades de
las variables (p, V, T) sean las que indican en cada uno de los siguientes casos: a) (psia,
ft3, R) , b) (kPa, m3, K) , c) (lbf/ft2, in3, °F).
res:
a) (p + 0.076834/V2)(V - 0.0013179) = 0.02366T ,
b) (p + 4.2477.10- 4/V2)(V - 3.732.10-5) = 0.008315T ,
c) (p + 152963.46/V2)(V - 2.2774) = 27.2586(T + 459.67)
Este conjunto de problemas fue elaborado para la asignatura Introducción a la Ingeniería Química (44294-U.Va.), del Título Ingeniero Químico de la UVA (2004)
14 La presión de vapor del ciclohexano en función de la temperatura viene dada por la
ecuación:
log P = 6.84498 -1203.526/(T+222.863)
donde P [=] mmHg y T [=] °C . Transformar la ecuación para que las unidades de P y T
sean: a) (psia, °F) , b) (atm, K) , b) (kPa, K) , c) (bar, R).
res: a) log p = 5.13137 - 2166.347/(T + 369.153) ,
b) log p = 3.96417 - 1203.526/(T - 50.287) ,
c) log p = 5.96988 - 1203.526/(T - 50.287)
15 La velocidad de flujo de un fluido que circula por una tubería, determinada con un medidor
de orificio, viene dada por la ecuación [ u = c(Δp/ρ)1/2 ] siendo u = velocidad del fluido, Δp =
caída de presión, y ρ = densidad del fluido.
a. ¿Cuáles son las unidades del coeficiente c en el sistema SI?
b. ¿Cuáles son las unidades del coeficiente c en el sistema ingenieril inglés?
c. Escriba la ecuación para que c sea adimensional en un sistema ingenieril y compruébelo.
res: a) adimensional , b) [(lb ft/lbf)1/2]/s , c) u = c(Δp gc/ρ)1/2
16 El calor específico del ácido sulfúrico, en unidades de cal/(molg °C), viene dado por la
expresión [Cp = 33.25 + 3.727x10‐2T ] cuando T está en °C. Transfórmese la expresión para que
las unidades de Cp y de T sean las que se indican en los casos siguientes:
a)(Btu/(mol‐lb R) y R , b) J/(molg °C) y K , c) cal/(molg °F) y °F .
res: a) Cp = 23.07 + 2.071x10-2T , b) Cp = 96.52 + 0.1559T , c) Cp = 18.10 + 1.150x10-2T
17 El comportamiento p, V, T del monóxido de carbono viene dado por la ecuación:
p = T/(12.1853V - 0.4813) - 1.4526/V2
donde p = presión en atm, V = volumen molar el m3/kmol, y T = temperatura en K.
Transfórmese la ecuación para que las variables estén expresadas en las siguientes unidades :
p [=] psia, V [=] ft3/lbmol, T [=] R.
res: p = T/(0.09315V - 0.058936) - 5478.82/V2
18 Los siguientes datos, tomados de Langeʹs Handbook of Chemistry, corresponden a la
presión de vapor del amoniaco a diferentes temperaturas:
T °F
Psat (psia)
0
0.42
20
48.21
40
73.32
60
107.6
80
153.0
100
211.9
a. Correlaciónense los datos utilizando la ecuación de dos parámetros [log Psat = A + B/(T+380)
], en la que T y Psat estén en las mismas unidades que los datos de la tabla, y calcúlense las
desviaciones, en %, de los valores predichos por la ecuación con respecto a los datos
experimentales.
b. Transfórmese la ecuación del apartado anterior para que las unidades de T y Psat sean °C y
mmHg, respectivamente.
c. Predígase, utilizando la ecuación del apartado anterior, la presión de vapor del NH3 a 50 °C y
compárese con el valor experimental de 20.07 atm.
res: a) [A = 5.52688, B = -1537.27], - 0.40%, 0.13 % 0.34%, 0.29%, 0.07%, -0.44 % ,
b) logPsat = 7.24049 - 854.04/(T + 228.89) , c) 19.83 atm ( - 1.2 %)
Este conjunto de problemas fue elaborado para la asignatura Introducción a la Ingeniería Química (44294-U.Va.), del Título Ingeniero Químico de la UVA (2004)