1. Considere una reacción de orden 0 efectuándose dentro de un

1. Considere una reacción de orden 0 efectuándose dentro de un frasco. Si se
llevan a cabo las siguientes determinaciones dentro del frasco
t (horas) 0
c (mg/l) 0.5
2
1.0
4
1.25
6
1.47
8
1.9
10
4.3
12
9.9
a) Mediante el método de los mínimos cuadrados (véase el apéndice A5) determine
la constante cinética de la reacción.
b) Calcule la concentración de la sustancia a las 12 horas.
c) A qué atribuye la diferencia de la concentración medida y la concentración
calculada.
2. Considere un reactivo que evoluciona decreciendo su concentración siguiendo una
reacción de segundo orden de modo que en el tiempo t = 0 la concentración del
reactivo es co.
a) Encuentre una relación entre la concentración del reactivo c y el tiempo t y
preséntela como una gráfica para t >= 0
b) Qué transformación habría que realizar para linealizar la ecuación y obtener el
valor de la constante cinética k.
3. Inmediatamente después de recibir dos tributarios, un canal tiene un caudal
G = 3 m3/s con una concentración c = 10 mg/l de una sustancia que no reacciona. Los
datos de los tributarios son los siguientes:
Tributario 1: G1 = 0.9 m3/s, c1 = 4.2 ppm
Tributario 2: G2 = 1.2 m3/s, c2 = 3.2 ppm
Determine la concentración y la carga de la sustancia transportada por el canal, aguas
arriba del punto de las descargas.
Tributario 1
G
Tributario 2
4. Un lago pequeño bien mezclado tiene las siguientes dimensiones:
Area superficial A = 10000 m2
Volumen = 20000 m3
El lago contiene un material contaminante que se degrada de acuerdo a una reacción
de primer orden y se ve influenciado por los siguientes procesos:
- Ingreso del material asociado al gasto de entrada [MT -1].
- Egreso del material asociado al gasto de salida [MT -1].
- Deposición húmeda proveniente de la atmósfera mediante un flujo jd [MT-1L-2].
- Fuente directa del material proveniente de una industria Q d [MT-1].
- Sedimentación del material dentro del lago mediante un flujo js [MT-1L-2].
Fuente directa Qd
Gce
Deposición húmeda jd
A
Degradación -kdc
Gc
Sedimentación js = vsc
Un lago bien mezclado sujeto a múltiples procesos de transferencia de masa
En el caso de la sedimentación del material, el proceso puede evaluarse mediante un
flujo js cuya magnitud es proporcional a la concentración de la sustancia, tal como se
indica a continuación
js = vsc
en donde vs se conoce como velocidad aparente de sedimentación [LT-1]. Es
importante mencionar que esta velocidad debe interpretarse como un parámetro
empírico que cuantifica la rapidez neta con la cual el material se deposita en el fondo
del lago de manera global.
Si el volumen del lago permanece constante y el lago se encuentra en estado
estacionario (es decir su concentración no cambia en el tiempo) manteniendo una
concentración de 2 ppm de material, determine.
a) La carga de material que se deposita en el fondo del lago en kg/día.
b) La velocidad aparente de sedimentación en m/día.
c) El flujo de material que se deposita en el fondo del lago en kg/m 2-día
Datos:
G = 0.7 m3/s
ce = 2.3 ppm
c = 2.0 ppm
kd = 0.3 1/día
Qd = 1 kg/h
jd = 0.2 g/m2d
5. Un rio lleva un caudal de 5.0 m3/s y sus aguas tienen una concentración de
selenio (Se) de 0.0015 mg/L. Un granjero empieza a extraer 1 m3/s del río para
regar la tierra. Durante el riego, el agua toma selenio de las sales del suelo. La
mitad del agua de riego se pierde en la tierra y las plantas, y la otra mitad retorna
al río con un contenido de 1 mg/L de selenio. El selenio es una sustancia no
reactiva, y por tanto conservativa (no se degrada en el agua), y la corriente no
toma más selenio de ningún otro afluente.
a) Si el granjero riega continuamente, ¿cuál será la concentración estable de
selenio aguas abajo de la granja?
b) Los peces son sensibles a niveles de selenio por encima de 0.04 mg/L. El
granjero decide no usar más agua que la que permita mantener esta
concentración crítica. ¿Cuánta agua puede extraer de la corriente para uso de
riego?