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• Maryin Paulina Bailon Arcentales

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CUESTIONARIO PRACTICA N° 1 1.- El gas dióxido de carbono (15,00 mol) a 373 K ocupa 345 ml a 150,0 psi de presión. ¿Cuál es el valor calculado de la presión usando: a) la ecuación de gas ideal 𝑷𝑽 = 𝒏𝑹𝑻 Ec. 1 𝑃=

𝑃=

𝑛𝑅𝑇 𝑉

𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝑙 14.696𝑝𝑠𝑖 ∗ 1 𝑎𝑡𝑚 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾 1𝑙 345𝑚𝑙 ∗ 1000𝑚𝑙

15𝑚𝑜𝑙 ∗ 0.082

𝑃 = 19543.12𝑝𝑠𝑖 b) la ecuación de Van der Waals? 𝑙 2 ∗ 𝑎𝑡𝑚 𝑎 = 3.60 𝑚𝑜𝑙 2 𝑏 = 0.0427 (𝑃 +

𝑷=

𝑃=(

(15𝑚𝑜𝑙) (0.082 (345𝑚𝑙 ∗

𝑎𝑛2 𝑉2

𝑙 𝑚𝑜𝑙

) (𝑉 − 𝑛𝑏) = 𝑛𝑅𝑇

𝒏𝑹𝑻 𝑽−𝒏𝒃

−

𝒂𝒏𝟐

Ec. 3

𝑽𝟐

𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝑙 ) (373𝐾) 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾

1𝑙 𝑙 ) − (15𝑚𝑜𝑙) (0.0427 ) 1000𝑚𝑙 𝑚𝑜𝑙

Ec. 2

𝑙 2 ∗ 𝑎𝑡𝑚 ) (15 𝑚𝑜𝑙)2 14.696𝑝𝑠𝑖 𝑚𝑜𝑙 2 )∗ 2 1𝑎𝑡𝑚 1𝑙 (345𝑚𝑙 ∗ ) 1000𝑚𝑙

(3.60 −

𝑃 = −122827.40𝑝𝑠𝑖 Calcule el % de desviación de cada valor de lo observado. %𝒆 =

%𝑒 =

𝑷𝒆𝒙𝒑.𝒊𝒅𝒆𝒂𝒍 −𝑷𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒂 𝑷𝒆𝒙𝒑

∗ 100

19543.12𝑝𝑠𝑖 − 150𝑝𝑠𝑖 ∗ 100 19543.12 %𝑒 = 99.23

%𝑒 =

𝑷𝒆𝒙𝒑.𝑽𝒂𝒏𝒅𝒆𝒓𝑾𝒂𝒂𝒍𝒔 −𝑷𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒂 𝑷𝒆𝒙𝒑

∗ 100

Ec. 4

%𝑒 =

122827.40𝑝𝑠𝑖 − 150𝑝𝑠𝑖 ∗ 100 122827.40𝑝𝑠𝑖 %𝑒 = 99.88

2.- Usando la ecuación de Van der Waals, calcule la temperatura de 100.0 moles de Helio en un cilindro de 12.0 litros a 76000 Torr de presión. Compare este valor con la temperatura calculada a partir de la ecuación de los gases ideales. Calculada a partir de la ecuación de los gases ideales 𝑬𝑪𝑼𝑨𝑪𝑰𝑶𝑵 𝑫𝑬 𝑮𝑨𝑺 𝑰𝑫𝑬𝑨𝑳

𝑇=

𝑃∗ 𝑣 𝑛∗𝑅

Ec. 5

76000 𝑡𝑜𝑟𝑟 ∗ 1 𝑎𝑡𝑚 ∗ 12 𝐿 760 𝑡𝑜𝑟𝑟 𝑇= 𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝐿 100 𝑚𝑜𝑙 ∗ 0.08206 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾 𝑇=

100 𝑎𝑡𝑚 ∗ 12 𝐿 𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝐿 100 𝑚𝑜𝑙 ∗ 0.08206 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾

𝑻 = 𝟏𝟒𝟔. 𝟐𝟑 𝑲 𝑬𝑪𝑼𝑨𝑪𝑰𝑶𝑵 𝑫𝑬 𝑽𝑨𝑵 𝑫𝑬𝑹 𝑾𝑨𝑨𝑳𝑺 𝑛2 𝑎

𝑇= (100 𝑚𝑜𝑙 )2 ∗ (0.0341 (100 𝑎𝑡𝑚 + (12 𝐿)2

𝑛𝑅

Ec. 6

𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝐿2 ) 𝑚𝑜𝑙 ) (12 𝐿 − 100 𝑚𝑜𝑙 ∗ (0.0237 𝐿 ) 𝑚𝑜𝑙

𝑇 = 100 𝑚𝑜𝑙 ∗ 0.08206

T=

(𝑃+ 2 )(𝑉−𝑛𝑏) 𝑉

𝑎𝑡𝑚 ∗ 𝐿 𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝐾

102.37 𝑎𝑡𝑚∗9.63 𝐿 100 𝑚𝑜𝑙∗0.08206

𝑎𝑡𝑚∗𝐿 𝑚𝑜𝑙∗𝐾

T= 120.132 K

3.- Cuál de las siguientes opciones describe mejor las colisiones elásticas de las partículas de gas ideales? a) La energía de colisión se transfiere a modos internos tales como vibraciones y rotaciones moleculares. b) La energía de colisión se conserva , lo que significa que no hay pérdida de energía. c) La energía de colisión con la pared de un contenedor se transfiere como calor a la pared. d) La energía de colisión estira o, de otra manera, distorsiona las partículas de gas.

4.-¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta con respecto a las velocidades de las partículas de gas? a) El rango de velocidades aumenta al aumentar la temperatura. b) El rango de velocidades disminuye al aumentar la masa. c) La energía promedio de las partículas de gas aumenta al aumentar la velocidad. d) Todo lo mencionado es cierto. 5.- Una pequeña burbuja se eleva desde el fondo de un lago, donde la temperatura y presión son de 8°C y 6.4 atm, hasta la superficie del agua, donde la temperatura es de 25 °C y la presión de 1.0 atm. Calcule el volumen final de la burbuja (en mL) si su volumen inicial era de 2.1 mL. Explicación Basándonos en la Ley de los gases ideales, tenemos que dada una masa que se encuentra a diferentes condiciones de presión y temperatura se tiene que: Donde: P: presión (atm) V: volumen (mL) T: temperatura (°C) Despejando V2 y sustituyendo se tiene: V2 = 26,26mL El volumen final de la burbuja es de 26,26mL

6.- Mencionar las dos suposiciones que se toma en cuenta para utilizar la ecuación de los gases ideales 1. Un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos. 2. Un gas ideal se encuentra a bajas presiones y altas temperaturas • •

¿Gas y vapor es lo mismo? Si, No, Porque ¿Por qué es viable recoger el gas H2 en el agua?

Esta pregunta no se contesta con un simple sí o no. El error en que se incurre al considerar el vapor de agua como un gas ideal se calcula y se representa, en la que es claro que a presiones inferiores a 10 kPa el vapor de agua se puede considerar como un gas ideal, sin importar su temperatura, con un error insignificante (menor de 0.1 por ciento). Sin embargo, a presiones superiores suponer que el vapor de agua es un gas ideal produce errores inaceptables, en particular en la vecindad del punto crítico y la línea de vapor saturado

(mayores a 100 por ciento). Por lo tanto, para sistemas de aire acondicionado el vapor de agua en el aire se puede tratar como un gas ideal sin ningún error porque la presión del vapor de agua es muy baja. No obstante, las presiones que se manejan en centrales eléctricas son muy altas, así que en tales casos no deben usarse las relaciones de gas ideal. Cengel A & Boles A (p.139)

7.- Existe un contenedor el cual tiene 3L donde se llena con Neón gaseoso a 770 mmHg a 27ºC. A continuación se añade una muestra de 0.633g de CO2 (vapor). ¿Cuál es la presión parcial de CO2 y Ne en atm y la presión total del tanque?  Cálculo de la densidad del Ne 𝜌= 𝜌=

𝑃𝑀 𝑅𝑇

(1,013𝑎𝑡𝑚)(20,1797 𝑔/𝑚𝑜𝑙) 𝑎𝑡𝑚 𝐿 (0,08206 )(300 𝐾) 𝑚𝑜𝑙 𝐾 𝜌 = 0,83 𝑔/𝐿

 Cálculo de la masa Ne 𝑚 =𝜌∗𝑉 𝑉=

𝑎𝑡𝑚 𝐿 )(300𝐾) 𝑚𝑜𝑙 𝐾 = 24,311 𝐿 (1,013 𝑎𝑡𝑚) 𝑔 𝑚 = 0,83 ∗ 24,311 𝐿 𝐿

(0,0806

𝑚 = 20,1778 𝑔 𝑁𝑒  Cálculo del número de moles de Ne(g) y CO2(vapor) 𝑚 𝑛𝑁𝑒 = 𝑀 𝑛𝑁𝑒(𝑔) = 1,01 𝑚𝑜𝑙 𝑛𝐶𝑂2(𝑣) = 0,01438 𝑚𝑜𝑙 𝑛𝑇 = 𝑛𝑁𝑒 + 𝑛𝐶𝑂2 𝑛𝑇 = 1,024  Cálculo de la fracción molar del Ne(g) y CO2(vapor) 𝑛𝑁𝑒 𝑥𝑁𝑒 = 𝑛𝑇

𝑥𝑁𝑒 = 0,986 𝑥𝐶𝑂2 = 0,014  Cálculo de la presión total 𝑃𝑇 =

𝑃𝑁𝑒 𝑥𝑁𝑒

𝑃𝑇 = 1,027 𝑎𝑡𝑚  Cálculo de las presiones parciales, Ne y CO2. 𝑃𝐶𝑂2 = 𝑥𝐶𝑂2 ∗ 𝑃𝑇 𝑃𝐶𝑂2 = 0,014 𝑎𝑡𝑚 𝑃𝑁𝑒 = 1,013 𝑎𝑡𝑚