Concepto de Balance de Materia y Energía: Cuestionarios y Ejercicios

Question 1

El balance de materia se basa en el principio de:

Accepted Answer

Conservación de la masa

Answer

Estabilidad termodinámica

Answer

Equilibrio químico

Answer

Reversibilidad de las reacciones

Question 2

En un sistema cerrado, la masa total del sistema:

Accepted Answer

Permanece constante

Answer

Disminuye con el tiempo

Answer

Aumenta gradualmente

Answer

Varía según la temperatura

Question 3

El balance de energía considera la transferencia de energía en forma de:

Accepted Answer

Calor y trabajo

Answer

Sólo calor

Answer

Sólo trabajo

Question 4

En un proceso exotérmico, el sistema:

Accepted Answer

Libera calor al entorno

Answer

Absorbe calor del entorno

Answer

Experimenta un aumento de energía interna

Answer

No intercambia calor con el entorno

Question 5

El balance de materia y energía se utiliza para:

Accepted Answer

Analizar y diseñar procesos químicos

Answer

Estudiar la cinética de las reacciones

Answer

Determinar las propiedades termodinámicas

Answer

Predecir el comportamiento de las reacciones químicas

Question 6

En un proceso adiabático, el sistema:

Accepted Answer

No intercambia calor con el entorno

Answer

Realiza trabajo sobre el entorno

Answer

Experimenta un cambio en su temperatura

Answer

Intercambia calor con el entorno a temperatura constante

Question 7

El primer principio de la termodinámica establece que:

Accepted Answer

La energía total del universo es constante

Answer

Ningún proceso es 100% eficiente

Answer

La entropía del universo siempre aumenta

Answer

El calor fluye de los objetos calientes a los fríos

Question 8

El balance de energía en un sistema abierto considera:

Accepted Answer

La masa y la energía que entran y salen del sistema

Answer

Sólo la masa que entra y sale del sistema

Answer

Sólo la energía que entra y sale del sistema

Question 9

En un balance de energía, ¿qué elemento NO se considera?

Accepted Answer

Reacciones nucleares

Answer

Energía cinética

Answer

Trabajo

Answer

Transferencia de calor

Question 10

¿Cuál es la unidad SI para el flujo másico?

Accepted Answer

kg/s

Answer

J/s

Answer

W

Answer

mol/s

Question 11

Un proceso isotérmico se caracteriza por:

Accepted Answer

Temperatura constante

Answer

Volumen constante

Answer

Entropía constante

Answer

Presión constante

Question 12

¿Por qué los balances de materia y energía son cruciales en la industria química?

Accepted Answer

Permiten optimizar procesos, reducir costos y minimizar el impacto ambiental

Answer

Ayudan a predecir el comportamiento de los reactores químicos

Answer

Proporcionan información sobre las propiedades químicas de los materiales

Question 13

¿Qué información proporciona un balance de energía?

Accepted Answer

La cantidad de energía transferida o generada en un proceso químico, ya sea en forma de calor, trabajo u otras formas de energía.

Answer

La cantidad de masa consumida o producida en un proceso químico, lo cual se determina mediante un balance de materia.

Answer

La eficiencia del proceso químico, que mide qué tan bien el proceso convierte los reactivos en productos.

Question 14

¿Cuál de las siguientes es una suposición comúnmente hecha al realizar un balance de estado estacionario?

Accepted Answer

Las propiedades del sistema, como la temperatura, la presión y la composición, no cambian con el tiempo.

Answer

Las reacciones químicas en el sistema son reversibles, lo que significa que pueden ocurrir en ambas direcciones.

Answer

El sistema está en equilibrio, lo que significa que las reacciones químicas no ocurren.

Question 15

¿Qué tipo de sistema se utiliza a menudo para simplificar los cálculos en balances de materia y energía?

Accepted Answer

Sistema lumpado, en el que un sistema complejo se representa como un solo volumen con propiedades promedio, lo que permite suposiciones simplificadoras.

Answer

Sistema cerrado, que no intercambia masa con el entorno.

Answer

Sistema reactivo, en el que ocurren reacciones químicas.

Answer

Sistema abierto, que intercambia masa y energía con el entorno.

Question 16

¿Cuál de los siguientes es un beneficio del uso de software de simulación en balances de materia y energía?

Accepted Answer

Permite resolver problemas complejos de forma rápida y eficiente, automatizando cálculos y proporcionando visualizaciones de los resultados.

Answer

Elimina la necesidad de realizar experimentos, ya que el software puede predecir el comportamiento del proceso.

Answer

Garantiza resultados precisos, ya que el software elimina los errores humanos.

Question 17

¿Qué aspecto es esencial para realizar balances de materia y energía precisos?

Accepted Answer

Datos de entrada fiables, que incluyen composiciones, tasas de flujo y propiedades termodinámicas, ya que la precisión de los resultados depende en gran medida de la calidad de los datos de entrada.

Answer

Amplia experiencia en ingeniería química, que puede permitir estimar los datos de entrada faltantes.

Answer

Software de simulación sofisticado, que puede compensar la falta de datos de entrada precisos.

Question 18

¿Cuál es el objetivo principal de realizar un balance de energía en un proceso químico?

Accepted Answer

Determinar la cantidad de energía necesaria o liberada por el proceso, lo que permite optimizar el uso de energía y garantizar la seguridad del proceso.

Answer

Optimizar la eficiencia energética del proceso, que requiere un análisis más detallado de las pérdidas y ganancias de energía.

Answer

Predecir el rendimiento del proceso, que se determina principalmente mediante un balance de materia.

Question 19

¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre el balance de materia es cierta?

Accepted Answer

Se basa en la ley de conservación de la masa.

Answer

Solo se aplica a sistemas cerrados.

Answer

No considera el flujo de energía.

Answer

Ignora las reacciones químicas.

Question 20

En un proceso de combustión, ¿qué tipo de sistema se considera?

Accepted Answer

Abierto

Answer

No estacionario

Answer

Aislado

Answer

Cerrado

Question 21

¿Cuál de las siguientes ecuaciones representa el balance de energía para un sistema cerrado?

Accepted Answer

Entrada - Salida = Acumulación

Answer

Entrada / Salida = Acumulación

Answer

Entrada + Salida = Acumulación

Answer

Salida - Entrada = Acumulación

Question 22

En un reactor químico, la velocidad de reacción se expresa como:

Accepted Answer

-rA

Answer

rA

Answer

+rA

Answer

1/rA

Question 23

¿Cuál de los siguientes términos se refiere a la cantidad de materia que entra o sale de un sistema por unidad de tiempo?

Accepted Answer

Flujo másico

Answer

Velocidad de reacción

Answer

Concentración

Answer

Acumulación

Question 24

En un proceso de separación, ¿cuál es el objetivo principal?

Accepted Answer

Separar diferentes componentes en función de sus propiedades físicas o químicas.

Answer

Reducir la presión del sistema.

Answer

Aumentar la temperatura del sistema.

Question 25

¿Cuál de los siguientes métodos se utiliza para resolver problemas de balance de materia en sistemas no estacionarios?

Accepted Answer

Método diferencial

Answer

Método gráfico

Answer

Método algebraico

Answer

Método de aproximaciones

Question 26

En un sistema adiabático, ¿qué sucede con la energía térmica?

Accepted Answer

No entra ni sale del sistema.

Answer

Sale pero no entra.

Answer

Entra y sale del sistema.

Answer

Entra pero no sale.

Question 27

¿Cuál de las siguientes unidades se utiliza para medir la entropía?

Accepted Answer

J/K

Answer

cal/g

Answer

kJ/mol

Answer

atm/mol

Question 28

En un proceso isobárico, ¿qué propiedad del sistema permanece constante?

Accepted Answer

Presión

Answer

Temperatura

Answer

Volumen

Answer

Entalpía