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• Oscar B. Aguilar

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Colegio Peruano Suizo

ACTIVIDAD Nº 1: CONVERSIÓN DE UNIDADES

1. El monitor de una estación de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio para el SO2 de 480 g/m3 a 30 0C y a 1 atm, ¿cuál será la concentración de SO2 en ppm? Peso molecular SO2 = 32 g S/mol + 2 · 16 g O/mol = 64 g SO2/mol 480 g SO2/m3 = 480 · 10-6 g SO2/m3 Temperatura → 30°C = 303 K 480$10K6 g K6 Moles de SO → n = m 2 /n = / n := 7.5$10 mol SO2 Pm 1 64 g$molK Volumen de SO2

→ PV = nRT → V =

0 7.5$10K6 mol$0.082 atmLK K1mol K1$303 K1 1 atm

= 1.86 · 10-4 L

1 ppm = (L contaminante / 103 L aire) → 1.86 · 10-4 L · 103 ppm/L → 0.186 ppm SO2

2. Se observa que la concentración diaria promedio para el monóxido de nitrógeno en una estación de monitoreo es de 40 g/m3 a 25 0C y 750 mm de presión, ¿Cuál será la concentración de NO en ppm? Peso molecular NO = 14 g N/mol + 16 g O/mol = 30 g NO/mol 40 g NO/m3 = 40 · 10-6 g NO/m3 Temperatura → 25°C = 298 K Presión → 750 mmHg = 0.987 atm Moles de NO → n = m

Pm / n =

40$10 K 6 g 1 30 g$molK

→ n = 1.3 · 10-6 mol

1 1 K6 Volumen NO → PV = nRT → V = 0 1.3$ 10 mol$ 0.082 atm L KK mol K $ 298 K1 = 3.22 · 10-5 L 0.987 atm

1 ppm = (L contaminante / 103 L aire) → 3.22 · 10-5 L · 103 ppm/L → 3.22 · 10-2 ppm NO

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3. El monitor de una estación municipal de control de la contaminación atmosférica da una concentración diaria promedio de ozono de 20 g/m3 a 200C y 1 bar, ¿cuál será la concentración de ozono en ppb? Peso molecular O3 = 3 · 16 g O/mol = 48 g O/mol 20 g O3/m3 = 20 · 10-6 g O3/m3 Temperatura → 20°C = 293 K Presión → 1 bar · (1 atm/1.013 bar) = 0.987 atm Moles de O3 →

n=

20$ 10 → n=

K 6

g 1 48 g$molK

m Pm

K7 Volumen O3 → PV = nRT→V = 0 4.16$ 10

→ n = 4.16 · 10- mol 7

1 1 mol$ 0.082 atm L KK mol K $ 293 K1 0.987 atm

= 10.13 · 10-6 L

1 ppb = (L contaminante / 106 L aire) →10.13 · 10-6 L · 106 ppb/L → 10.13 ppb O3

4. El gas de un tubo de escape de un camión contiene un 2,2% en volumen de monóxido de carbono, ¿cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 30 0C y 1,02 atmósferas? Peso molecular CO = 12 g C/mol + 16 g O/mol = 28 g CO/mol

Temperatura → 30°C = 303 K Moles CO → PV = nRT→ n =

1.02 atm $ 22 l 0.082 atm L K K 1mol K 1 $ 303 K

→

n = 0.903 mol CO/m3 de aire 0.903 mol CO/m3 de aire · 28 g/mol CO → Concentración CO = 25.29 g/m3 = 25290 mg/m3

5. La concentración de monóxido de carbono en el humo de un cigarrillo alcanza concentraciones próximas a 450 ppm. Determine el porcentaje en volumen y la concentración en mg/m3 a 20 0C y a 1,1 atm. Peso molecular CO = 12 g C/mol + 16 g O/mol = 28 g CO/mol Temperatura → 20°C = 293 K 450

ppm =

450 l CO 106 l de aire

PV = nRT → n =

=

450 cm3CO 1 m3 aire

→ Volumen CO = 0.45 L

1.1 atm $ 0.45 l K K 0.082 atm L K 1mol 1 $ 293 K

→ n = 0.0206 mol CO/m3 aire

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0.0206 mol CO/m3 aire · 28 g/mol CO = 0.577 g/m3 aire → Concentración CO = 577 mg/m3

6. Una instalación de producción de energía térmica quema carbón como combustible y produce unas emisiones gaseosas de 6,8 Nm3 por kg de combustible incinerado. Calcule cuál será la concentración de partículas, expresada en mg/Nm3 en los gases de emisión, si se generan 7,2 kg de partículas por tonelada de combustible incinerado. Emisiones de partículas generadas: 7.2 kg part/Tm combustible = 7.2 · 10-3 kg part/kg combustible Concentración de partículas en el total de emisiones gaseosas: 7.2 $ 10 K 3kg part $ kg combustibleK

1

-3

Concentración =

→ 1.06 · 10

6.8 Nm3 $ kg K 1combustible

3

3

kg/Nm = 1060 mg/Nm

7. Siguiendo con el problema (6). Si se obliga a que el contenido en dióxido de azufre de los gases que se emiten a la atmósfera sea inferior a 3000 mg/Nm3, exprese esta concentración en ppm e indique cuanto SO2 se libera, como máximo, por cada kg de combustible incinerado con esta concentración - Concentración de SO2 en ppm: 3000 mg/Nm3 = 3 g/Nm3 n=

m → Pm

PV = nRT →

→ n = 0.047 mol SO

3g n= 64 g$mol

V=

2

K1

0 0.047 mol$ 0.082

atm L K K 1 atm

1

1 mol K $ 273 K1

→ V = 1.05 L SO2

Concentración en ppm = 1.05 L · 103 = 1050 ppm de SO2 - Liberación de SO2 1050 ppm = 1050 cm3/m3 Multiplicando la concentración de dióxido de azufre por el volumen de emisiones: 1050 cm3/m3 · 6.8 m3/kg combustible = 7140 cm3/kg combustible = 7.14 L/Kg combust. PV = nRT → n = 0.319 mol de SO2/kg combustible Masa de SO2 → m = n · Masa molecular = 0.319 mol/Kg · 64 g/mol Liberación máxima de SO2 = 20.42 g / kg combustible incinerado