Aplicaciones del balance energético: cuestionarios interactivos para estudiantes de ingeniería química

Question 1

En un intercambiador de calor de carcasa y tubos, ¿cuál de las siguientes afirmaciones sobre la temperatura media logarítmica (TMLT) es FALSA?

Accepted Answer

La TMLT es la media aritmética de las temperaturas de entrada y salida de los fluidos.

Answer

La TMLT es más precisa que la media aritmética para fluidos con un cambio de temperatura significativo.

Answer

La TMLT es aplicable a intercambiadores de calor de un solo paso y de varios pasos.

Question 2

¿Cuál de los siguientes procesos es un ejemplo de un proceso adiabático?

Accepted Answer

Expansión de un gas en un cilindro aislado.

Answer

Fusión del hielo.

Answer

Ebullición de agua en una olla abierta.

Answer

Combustión de combustible en un motor.

Question 3

En una reacción química exotérmica, ¿qué sucede con el calor?

Accepted Answer

Se libera al entorno.

Answer

No hay intercambio de calor con el entorno.

Answer

Se absorbe del entorno.

Answer

Se convierte en energía potencial.

Question 4

Un sistema inicialmente en equilibrio recibe una cantidad de calor. Como resultado, el sistema:

Accepted Answer

Se mueve a un nuevo estado de equilibrio.

Answer

Permanece en el mismo estado de equilibrio.

Answer

Se vuelve inestable y alcanza un estado de no equilibrio.

Question 5

¿Qué condición define un ciclo termodinámico reversible?

Accepted Answer

Puede invertirse sin alterar el estado del entorno.

Answer

Produce la máxima cantidad de trabajo posible.

Answer

Tiene una eficiencia del 100%.

Question 6

Selecciona la afirmación correcta sobre el balance de entalpía.

Accepted Answer

El cambio de entalpía de un sistema es igual al calor transferido al sistema a presión constante.

Answer

El cambio de entalpía de un sistema es igual al calor transferido al sistema a volumen constante.

Answer

El cambio de entalpía de un sistema es igual al trabajo realizado por el sistema a presión constante.

Question 7

Un intercambiador de calor enfría un fluido a 40 °C utilizando agua a 10 °C. Si el caudal másico del fluido es de 10 kg/s y su calor específico es de 4,18 kJ/kgK, ¿cuál es la potencia de enfriamiento del intercambiador de calor?

Accepted Answer

2508 kJ/s

Answer

4180 kJ/s

Answer

1045 kJ/s

Answer

2090 kJ/s

Question 8

Un reactor exotérmico produce 100 kW de calor. El reactor está refrigerado por agua que entra a 15 °C y sale a 25 °C con un caudal másico de 5 kg/s. ¿Cuál es el calor específico del agua?

Accepted Answer

4,18 kJ/kgK

Answer

2,09 kJ/kgK

Answer

1,04 kJ/kgK

Answer

8,36 kJ/kgK

Question 9

Un motor de combustión interna consume 10 kg/h de combustible con un poder calorífico de 42 MJ/kg. Si la eficiencia térmica del motor es del 30%, ¿cuál es la potencia de salida del motor?

Accepted Answer

12 kW

Answer

6 kW

Answer

18 kW

Answer

9 kW

Question 10

¿Cuál de los siguientes es un ejemplo de una aplicación del balance de energía en la industria química?

Accepted Answer

Diseño de reactores químicos

Answer

Control de tráfico

Answer

Planificación financiera

Answer

Pronóstico del tiempo

Question 11

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el balance de energía para sistemas cerrados es correcta?

Accepted Answer

El cambio de energía interna del sistema es igual a la diferencia entre el calor transferido y el trabajo realizado.

Answer

El calor transferido al sistema es siempre positivo.

Question 12

En un proceso adiabático:

Accepted Answer

No hay intercambio de calor con el entorno

Answer

El calor entra en el sistema

Answer

El calor sale del sistema

Question 13

El calor latente es el calor:

Accepted Answer

Asociado con los cambios de fase sin cambios de temperatura

Answer

Que se transfiere por radiación

Answer

Que se intercambia entre un sistema y sus alrededores

Question 14

Un ejemplo de una aplicación del balance de energía en investigación es:

Accepted Answer

Investigar el metabolismo energético de las células

Answer

Diseñar sistemas de climatización

Answer

Optimizar la eficiencia de los motores de combustión

Answer

Controlar las emisiones de gases contaminantes

Question 15

En un proceso isobárico:

Accepted Answer

La presión permanece constante

Answer

La entropía permanece constante

Answer

El volumen permanece constante

Answer

La temperatura permanece constante

Question 16

El rendimiento de un motor térmico es:

Accepted Answer

La relación entre el trabajo realizado y el calor absorbido

Answer

La relación entre el trabajo realizado y el calor rechazado

Answer

La relación entre el calor absorbido y el calor rechazado

Question 17

En un proceso isométrico:

Accepted Answer

El volumen permanece constante

Answer

La temperatura permanece constante

Answer

La presión permanece constante

Answer

La entropía permanece constante

Question 18

En el balance de energía de un proceso de enfriamiento, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?

Accepted Answer

El término de transferencia de calor es negativo

Answer

El término de acumulación es positivo

Answer

El término de trabajo mecánico es positivo

Answer

El término de potencial gravitacional es cero

Question 19

En un reactor químico que opera isotérmicamente, la alimentación contiene 50 kg/h de reactivo A y 50 kg/h de reactivo B, con entalpías de 100 kJ/kg respectivamente. El producto tiene una entalpía de 200 kJ/kg y se producen 100 kg/h. ¿Cuál es la tasa de calor transferido al reactor?

Accepted Answer

2000 kJ/h

Answer

3000 kJ/h

Answer

4000 kJ/h

Answer

1000 kJ/h

Question 20

Se utiliza un intercambiador de calor para calentar 100 kg/h de agua de 20 °C a 80 °C. El calor específico del agua es de 4,18 kJ/kg·K. ¿Cuál es la tasa de calor transferido al agua?

Accepted Answer

25080 kJ/h

Answer

37620 kJ/h

Answer

50160 kJ/h

Answer

12540 kJ/h

Question 21

Una turbina de vapor recibe vapor a 400 °C y 10 bar y lo expulsa a 100 °C y 1 bar. La potencia de salida de la turbina es de 100 kW. ¿Cuál es la tasa de flujo másico de vapor?

Accepted Answer

0,5 kg/s

Answer

1 kg/s

Answer

0,25 kg/s

Answer

2 kg/s

Question 22

Un compresor adiabático comprime aire de 1 bar y 25 °C a 5 bar. Si el flujo másico de aire es de 10 kg/s, ¿cuál es la temperatura de salida del compresor?

Accepted Answer

92 °C

Answer

132 °C

Answer

112 °C

Answer

72 °C

Question 23

Una caldera genera vapor a 10 bar y 200 °C a partir de agua líquida a 20 °C. La tasa de flujo másico de agua es de 10 kg/s. ¿Cuál es la tasa de calor transferido a la caldera?

Accepted Answer

31400 kJ/s

Answer

47100 kJ/s

Answer

15700 kJ/s

Question 24

Un proceso de secado elimina el agua de un material húmedo. La alimentación contiene 50 kg/h de material húmedo con un 20% de humedad. El producto final tiene un 5% de humedad. Si la temperatura de entrada del aire de secado es de 80 °C y la temperatura de salida es de 50 °C, ¿cuál es la tasa de calor transferido al proceso?

Accepted Answer

950 kJ/h

Answer

475 kJ/h

Answer

1900 kJ/h

Answer

1425 kJ/h

Question 25

Un reactor de combustión quema gas natural. La alimentación contiene 100 kg/h de gas natural y 100 kg/h de aire. La entalpía de combustión del gas natural es de -50000 kJ/kg. ¿Cuál es la tasa de calor liberado por el reactor?

Accepted Answer

5000000 kJ/h

Answer

10000000 kJ/h

Answer

7500000 kJ/h

Answer

2500000 kJ/h

Question 26

Un proceso de mezcla combina dos fluidos a diferentes temperaturas. La alimentación contiene 50 kg/h de fluido A a 20 °C y 50 kg/h de fluido B a 80 °C. El calor específico de ambos fluidos es de 4,18 kJ/kg·K. ¿Cuál es la temperatura de salida de la mezcla?

Accepted Answer

50 °C

Answer

30 °C

Answer

60 °C

Answer

70 °C

Question 27

Un tanque contiene 1000 kg de agua a 20 °C. Se introduce vapor a 10 bar y 200 °C en el tanque hasta que la temperatura del agua alcanza los 80 °C. ¿Cuál es la masa de vapor necesaria para calentar el agua?

Accepted Answer

50 kg

Answer

75 kg

Answer

25 kg

Answer

100 kg

Question 28

Un proceso de evaporación concentra una solución. La alimentación contiene 100 kg/h de solución con un 10% de soluto. El producto final tiene un 30% de soluto. Si la temperatura de alimentación es de 20 °C y la temperatura de salida es de 100 °C, ¿cuál es la tasa de calor transferido al proceso?

Accepted Answer

2000 kJ/h

Answer

3000 kJ/h

Answer

1000 kJ/h

Answer

4000 kJ/h