Aplicaciones del balance de materia y energía en procesos dinámicos: Cuestionarios interactivos

Question 1

La variación temporal de una propiedad se describe mediante:

Accepted Answer

Su derivada temporal

Answer

Una función de estado

Answer

Su diferencial

Answer

Su integral

Question 2

En un proceso de llenado, la relación entre el caudal másico de entrada y el cambio de masa en el sistema es:

Accepted Answer

dm/dt = μₓ

Answer

dH/dt = - μₓ

Answer

dU/dt = μₓ

Answer

dm/dt = - μₓ

Question 3

Para un sistema adiabático, la primera ley de la termodinámica relaciona:

Accepted Answer

El aumento de energía interna y el trabajo realizado

Answer

El aumento de volumen y la presión

Answer

El cambio de entropía y el calor transferido

Answer

El cambio de entalpía y el calor transferido

Question 4

En un proceso de calentamiento, la relación entre el caudal energético de entrada y el cambio de energía interna es:

Accepted Answer

dU/dt = Q

Answer

dH/dt = Q

Answer

dU/dt = - Q

Answer

dH/dt = - Q

Question 5

La primera ley de la termodinámica para un sistema cerrado relaciona:

Accepted Answer

El cambio de entalpía, el calor y el trabajo

Answer

El cambio de energía libre, el calor y la entropía

Answer

El cambio de energía interna, la entropía y el volumen

Answer

El cambio de entalpía, el calor y la energía cinética

Question 6

En un proceso de enfriamiento, la relación entre el caudal energético de salida y el cambio de energía interna es:

Accepted Answer

dU/dt = - Q

Answer

dH/dt = - Q

Answer

dH/dt = Q

Answer

dU/dt = Q

Question 7

En un proceso de secado, el material húmedo entra con una humedad del 50% y sale con una humedad del 10%. ¿Cuál es la eficiencia de secado?

Accepted Answer

80%

Answer

100%

Answer

60%

Answer

20%

Question 8

Un proceso de cristalización se realiza en un tanque agitado con una concentración de sobresaturación inicial del 10%. La constante de crecimiento de cristales es de 0,5 h^-1. Después de 1 hora de operación, ¿cuál es la concentración de sobresaturación?

Accepted Answer

5%

Answer

7,5%

Answer

2,5%

Question 9

En un proceso de llenado de un tanque inicialmente vacío de 50 m³ de volumen, la entrada de flujo másico es constante a 20 kg/s. ¿Cuál es el tiempo (en minutos) que tarda en llenarse?

Accepted Answer

125

Answer

200

Answer

100

Answer

150

Question 10

Un tanque contiene inicialmente 100 kg de agua a 25 °C. Se introduce agua caliente a 80 °C con un caudal másico constante de 5 kg/s. Si no hay pérdidas de calor, ¿cuál es la temperatura (en °C) del agua en el tanque después de 10 minutos?

Accepted Answer

45

Answer

35

Answer

65

Answer

55

Question 11

Un tanque de 100 L de volumen se llena con agua a 20 °C a un caudal volumétrico constante de 10 L/min. Si la temperatura del agua de entrada es de 50 °C, ¿cuál es la tasa de variación de entalpía (en kJ/min) del agua en el tanque?

Accepted Answer

1667

Answer

2000

Answer

3000

Answer

1000

Question 12

Un tanque aislado de 50 m³ contiene agua a 50 °C. Se introduce vapor de agua a 100 °C con un caudal másico constante de 10 kg/s. ¿Cuál es la temperatura (en °C) del agua en el tanque después de 1 hora?

Accepted Answer

75

Answer

60

Answer

95

Answer

85

Question 13

Un recipiente de 20 L contiene inicialmente una mezcla de agua y etanol al 50% en volumen. Se introduce agua a un caudal volumétrico constante de 2 L/min y se extrae la mezcla a un caudal volumétrico constante de 2 L/min. Si la composición de etanol en la mezcla de salida es del 20% en volumen, ¿cuál es la composición (en % volumen) de etanol en el recipiente después de 20 minutos?

Accepted Answer

30

Answer

40

Answer

50

Answer

20

Question 14

Un tanque de 100 m³ contiene inicialmente gas ideal a 100 kPa y 25 °C. Se introduce gas a 200 kPa y 50 °C con un caudal másico constante de 20 kg/s. Si el área de la válvula de salida es de 0,1 m² y el coeficiente de descarga es 0,6, ¿cuál es el caudal másico (en kg/s) de gas que sale del tanque?

Accepted Answer

13,2

Answer

10,8

Answer

15,6

Answer

18,0

Question 15

Un reactor químico opera en estado estacionario con un caudal de entrada de 100 kg/h de una mezcla de 50% de A y 50% de B. La reacción química A + B → C se lleva a cabo con una constante de velocidad de 0,1 min⁻¹. ¿Cuál es la concentración de A (en g/L) en el reactor después de 1 hora?

Accepted Answer

16,6

Answer

20,8

Answer

12,5

Question 16

Un intercambiador de calor de carcasa y tubos transfiere calor desde un fluido caliente a un fluido frío. El fluido caliente entra a 100 °C y sale a 50 °C, mientras que el fluido frío entra a 20 °C y sale a 70 °C. Si el caudal másico del fluido caliente es de 10 kg/s, ¿cuál es la capacidad calorífica específica (en kJ/kg·K) del fluido frío?

Accepted Answer

4,2

Answer

3,2

Answer

5,2

Answer

6,2

Question 17

Un evaporador opera en estado estacionario con un caudal de entrada de 100 kg/h de agua líquida a 25 °C. El vapor de agua sale del evaporador a 100 °C. Si el calor latente de vaporización del agua es de 2260 kJ/kg, ¿cuál es la potencia térmica (en kW) requerida para el evaporador?

Accepted Answer

226

Answer

329

Answer

179

Answer

273

Question 18

Un condensador opera en estado estacionario con un caudal de entrada de 100 kg/h de vapor de agua a 100 °C. El agua líquida sale del condensador a 25 °C. Si el calor latente de condensación del agua es de 2260 kJ/kg, ¿cuál es la potencia térmica (en kW) liberada por el condensador?

Accepted Answer

226

Answer

273

Answer

179

Question 19

Un tanque rígido con un volumen de 5 m³ contiene inicialmente aire a 25°C y 2 atm. Se conecta a una línea de suministro de aire a 50°C y 5 atm. La válvula se abre y el aire fluye hacia el tanque hasta que la presión alcanza las 5 atm. ¿Cuál es la masa final de aire en el tanque (asumiendo comportamiento de gas ideal)?

Accepted Answer

45.9 kg

Answer

34.4 kg

Answer

68.8 kg

Answer

22.9 kg

Question 20

Un tanque se está vaciando de agua a través de una válvula en la parte inferior. El caudal de salida es proporcional a la raíz cuadrada de la altura del líquido en el tanque (Q = k√h). Si el tanque inicialmente contiene 1000 kg de agua y se vacía en 1 hora, ¿cuánto tiempo tardará en vaciarse hasta la mitad?

Accepted Answer

21.1 minutos

Answer

30 minutos

Answer

15 minutos

Answer

45 minutos

Question 21

Un tanque contiene 100 kg de agua a 25°C. Se introduce vapor saturado a 150°C en el tanque hasta que la temperatura del agua alcanza los 80°C. Despreciando las pérdidas de calor, ¿cuál es la masa de vapor que entra al tanque?

Accepted Answer

12.3 kg

Answer

8.2 kg

Answer

16.4 kg

Question 22

Un reactor por lotes se utiliza para enfriar una corriente de 100 kg/h de un producto químico de 80°C a 40°C utilizando agua de refrigeración a 20°C.  Si la temperatura de salida del agua de refrigeración es de 30°C, ¿cuál es el caudal másico del agua de refrigeración requerido (asumiendo calor específico constante)?

Accepted Answer

200 kg/h

Answer

150 kg/h

Answer

100 kg/h

Question 23

Un tanque contiene inicialmente 1000 kg de una solución de sal al 10% en peso. Se alimenta al tanque una corriente de solución de sal al 20% en peso a una velocidad de 50 kg/h, mientras que una corriente de solución bien mezclada se extrae a una velocidad de 30 kg/h.  ¿Cuál será la concentración de sal en el tanque después de 2 horas?

Accepted Answer

12.3% en peso

Answer

13.5% en peso

Answer

14.7% en peso

Answer

11.1% en peso

Question 24

Un reactor químico opera en estado estacionario. La reacción A → B se lleva a cabo en el reactor.  Si la velocidad de alimentación de A es de 100 mol/h y la conversión fraccional de A es del 80%, ¿cuál es la velocidad de flujo molar de B que sale del reactor?

Accepted Answer

80 mol/h

Answer

20 mol/h

Answer

100 mol/h

Answer

60 mol/h

Question 25

Un gas ideal se expande adiabáticamente en un pistón-cilindro.  Si la temperatura inicial del gas es de 100°C y el volumen final es el doble del volumen inicial, ¿cuál es la temperatura final del gas?

Accepted Answer

-56.6°C

Answer

50°C

Answer

0°C

Answer

-100°C

Question 26

Un flujo de vapor de agua a 100°C y 1 atm se enfría hasta agua líquida a 50°C.  ¿Cuánto calor se debe eliminar por kg de vapor de agua?

Accepted Answer

2575 kJ/kg

Answer

2093 kJ/kg

Answer

1884 kJ/kg

Answer

2257 kJ/kg

Question 27

Se bombea agua a una velocidad de 10 kg/s desde un tanque a nivel del suelo hasta un tanque elevado a 20 m por encima del nivel del suelo. La bomba tiene una eficiencia del 80%.  ¿Cuál es la potencia requerida por la bomba?

Accepted Answer

2.45 kW

Answer

1.96 kW

Answer

3.06 kW

Answer

3.92 kW

Question 28

En un proceso de evaporación, se alimentan 100 kg/h de una solución que contiene un 20% en peso de soluto a un evaporador. El evaporador elimina el 80% del disolvente presente en la alimentación.  ¿Cuál es la concentración de soluto en la corriente de producto?

Accepted Answer

80% en peso

Answer

60% en peso

Answer

40% en peso

Answer

20% en peso