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En un manual se citan los siguientes valores de exergía estándar fi_ (298 K, 100 kPa) de formación de compuestos puros a partir de un cierto ambiente de referencia:

N2(g) = 0,68 kJ/mol (1) O2(g) = 4,0 kJ/mol (2) Ar(g) = 11,4 kJ/mol (3) CO2(g) = 20 kJ/mol (4) H2O(l) = 0,16 kJ/mol (5) H2O(g) = 8,7 kJ/mol (6) C(s) = 410 kJ/mol (7) CO(g) = 275 kJ/mol (8) CH4(g) = 850 kJ/mol (9) C3H8(g) = 2150 kJ/mol (10)

Suponiendo comportamiento ideal, se pide:

a) A partir de (1) (4) deducir la composición de la atmósfera estándar utilizada, suponiendo que sólo contiene N2, O2, H2O, Ar y CO2.

b) A partir de la concentración de vapor obtenida en a), calcular la humedad relativa, la exergía del estado hipotético de vapor puro en estado estándar, y la exergía del agua líquida, comparando con (5) y (6).

c) Calcular la exergía del grafito, del monóxido de carbono, del metano y del propano, y comparar con los valores tabulados arriba.

Datos:

>	read`../therm_chem.m`:with(therm_chem):with(therm_proc):

>	su:="H2O":dat:=[phi[`N2(g)`]=680*J_/mol_,phi[`O2(g)`]=4e3*J_/mol_,phi[`Ar(g)`]=11.4e3*J_/mol_,phi[`CO2(g)`]=20e3*J_/mol_,phi[`H2O(l)`]=160*J_/mol_,phi[`H2O(g)`]=8.7e3*J_/mol_,phi[`C(s)`]=410e3*J_/mol_,phi[`CO(g)`]=275e3*J_/mol_,phi[`CH4(g)`]=850e3*J_/mol_,phi[`C3H8(g)`]=2150e3*J_/mol_];

Esquema:

>

Eqs. const.:

>	get_pv_data(su):dat:=op(dat),op(subs(g=g0,[Const])),SI2,SI1:Comp_:=[`N2(g)`,`O2(g)`,`Ar(g)`,`CO2(g)`,`H2O(l)`,`H2O(g)`,`C(s)`,`CO(g)`,`CH4(g)`,`C3H8(g)`]:C__:=nops(Comp_):

a) A partir de (1) (4) deducir la composición de la atmósfera estándar utilizada, suponiendo que sólo contiene N2, O2, H2O, Ar y CO2.

>	eqA:=phi=-R[u]*T25*ln(x);eqB:=x=solve(eqA,x);for i from 1 to 4 do eq||i:=evalf(subs(phi=subs(dat,phi[Comp_[i]]),x=x[Comp_[i]],dat,eqB)):print(evalf(%,2));od:i:='i':eq5:=x[Comp_[6]]=1-sum('x[Comp_[i]]',i=1..4);eq5:=subs(eq1,eq2,eq3,eq4,eq5):evalf(%,2);

b) A partir de la concentración de vapor obtenida en a), calcular la humedad relativa, la exergía del estado hipotético de vapor puro en estado estándar, y la exergía del agua líquida, comparando con (5) y (6).

>

phi_HR:=x[`H2O(g)`]*p0/'pv(T25)';phi_HR_:=evalf(subs(eq5,dat,K_=1,phi_HR)):'phi_HR'=evalf(%,2);subs(phi=phi_[`H2O(g)`],x=x[`H2O(g)`],eqA);subs(dat,evalf(subs(phi=phi_[`H2O(g)`],x=rhs(eq5),dat,eqA))):evalf(%,2);subs(phi=phi_[`H2O(l)`],x='phi_HR',eqA);subs(dat,evalf(subs(phi=phi_[`H2O(l)`],x=phi_HR_,dat,eqA))):evalf(%,2);

c) Calcular la exergía del grafito, del monóxido de carbono, del metano y del propano, y comparar con los valores tabulados arriba.

>	eq1:=C+O2=CO2;eqEQ(eq1);hr_:=hgs_r25(eq1)[1]:'hr'=evalf(%,2);gr_:=hgs_r25(eq1)[2]:'gr'=evalf(%,2);phi[C(s)]:=phi[`CO2(g)`]-phi[`O2(g)`]-gr;phi_[C(s)]:=subs(gr=gr_,dat,phi[C(s)]):'phi_[C(s)]'=evalf(%,2);

>	eq2:=CO+(1/2)*O2=CO2;eqEQ(eq2):hr_:=hgs_r25(eq2)[1]:'hr'=evalf(%,2);gr_:=hgs_r25(eq2)[2]:'gr'=evalf(%,2);phi[CO(g)]:=phi[`CO2(g)`]-phi[`O2(g)`]/2-gr;phi_[CO(g)]:=subs(gr=gr_,dat,phi[CO(g)]):'phi_[CO(g)]'=evalf(%,2);

>	eq3:=CH4+2*O2=CO2+2*H2O;eqEQ(eq3):hr_:=hgs_r25(eq3)[1]:'hr'=evalf(%,2);gr_:=hgs_r25(eq3)[2]:'gr'=evalf(%,2);;phi[CH4(g)]:=phi[`CO2(g)`]+2*phi[`H2O(l)`]-2*phi[`O2(g)`]-gr;phi_[CH4(g)]:=subs(gr=gr_,dat,phi[CH4(g)]):'phi_[CH4(g)]'=evalf(%,2);

>	eq4:=C3H8+5*O2=3*CO2+4*H2O;eqEQ(eq4):hr_:=hgs_r25(eq4)[1]:'hr'=evalf(%,2);gr_:=hgs_r25(eq4)[2]:'gr'=evalf(%,2);;phi[C3H8(g)]:=3*phi[`CO2(g)`]+4*phi[`H2O(l)`]-5*phi[`O2(g)`]-gr;phi_[C3H8(g)]:=subs(gr=gr_,dat,phi[C3H8(g)]):'phi_[C3H8(g)]'=evalf(%,2);

>