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• Manuel Gonsalez

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Guía de Ejercicios Sistemas de un componente 1.- Las densidades del Hg líquido y sólido son 13,70 y 14,19 g/cc, respectivamente en el punto de fusión, - 38,87 ºC. El calor de fusión es 566 cal/mol. Hallar el cambio del punto de fusión por variación de presión. Resp: a) 5,005x10-3 K/atm 2.- La presión de vapor del CH3Cl entre - 47 y -10 ºC se representa por la ecuación:

- 1149  7,481 T ¿Cuál es el calor de vaporización de este líquido en calorías por gramo? Resp: 104,18 cal/g log P(mm de Hg) 

3.- El calor de vaporización del éter etílico es 83,9 cal/g mientras que su presión de vapor a 30ºC es 647,3 mm ¿Cuál será la presión a 0ºC? Resp: 208,499 mm Hg 4.- El AgI existe en dos formas  y , que están en equilibrio a 146,5 ºC y 1 atm de presión. En el cambio de  a  Ht= 1530 cal/mol, mientras que V= -2,2 cm3/mol. Hallar la presión a la cual la temperatura de transición es 145,0 ºC. Resp: 104,13 atm 5.- La presión de vapor del etanol es de 135,3 mm a 40 ºC y 542,5 mm a 70ºC. Calcular el calor molar de vaporización y la presión de vapor del etanol a 50ºC Resp: 221,17 mm Hg 6.- El líquido hierve a 120 ºC bajo una presión de 725 mm. Su calor de vaporización es 8200 cal/mol. Calcular el punto de ebullición normal del líquido. Resp: 390,48 K 7.- El punto normal de ebullición del C6H5Br es 156,15 ºC. Utilizando la regla de Trouton, hallar la presión de vapor a 100 ºC y compararla con la observada que es de 141,1 mm Hg. Resp: 154,60 mm Hg 8.- La siguiente ecuación establece la presión de vapor del 1-buteno como una función de la temperatura entre -75 y 125 ºC log P(atm) = 5,47462 - 1343,516/T -167,515x10-5 T Hallar: a) La expresión de Hv en función de la temperatura b) Hv a 300 K punto de ebullición normal del líquido. Resp: a) H = RT2 d lnp/dT b) 5486,5 cal/mol c) 261,26 K

c) el

9.- El calor de vaporización de cierto líquido como función de la temperatura está dado por la relación Hv = a + bT + cT2 donde a, b, y c son constantes. ¿Cual será la expresión de lnP como función de T? 10.- El volumen específico del agua liquida es 1,0001 cm3/g y el del hielo es de 1,0907 cm3/g a 0° C; el calor de fusión del hielo a esta temperatura es de 79,8 cal/g. Calcúlese a qué velocidad varía el punto de fusión del hielo con la presión en grado/atm.

Resp: 0,0075º/atm

11.- El m-dinitrobenceno funde a 89,8 ºC bajo una presión de 1 atm, y a 114,8 ºC bajo una presión de 968 atm. Si el calor de fusión es 24,7 cal/g. ¿Cuál es el cambio en la variación de volumen fusión? Resp: 12,204 cm3 /mol 12.- La presión de vapor del arsénico líquido viene dada por la ecuación: log P (mm) = -2,460/T + 6,69 y la del arsénico sólido por : log P (mm)= -6,947/T + 10,8 Hallar la temperatura a la cual las dos formas del As tienen igual presión de vapor. ¿Cuál es valor de dicha presión? Resp: a) 1091,7 K b) 35,96 atm 13.- Para el ácido acético su punto de fusión a 1 atm es de 16,61 ºC. El calor de fusión es de 2800 cal/mol y la variación en el volumen es de 9,614 cm3 /mol. Calcular su punto de fusión a 11 atm de presión. Resp: 16,85 ºC 14.- El calor medio de vaporización del agua en un intervalo de temperaturas entre 90º y 100º C es de 542 cal/g. Calcular la presión de vapor de agua a 90 ºC, siendo el valor a 100º C de 76,0 cm. Resp: 52,87 cm . 15.- El propeno tiene las siguientes presiones de vapor: T, ( K) P, ( mm de Hg)

150 3,82

200 198,0

250 2074

300 10040

De estos datos, calcular a) el calor de vaporización y b) la presión de vapor a 225 K por el método gráfico. Resp: a) 4670 cal/mol b) 741 mm Hg 16.- El punto de ebullición normal del n-hexano es de 69°C. Estímese su presión de vapor a 30°C. Resp: 195,4 mm de Hg. 17.- El punto de fusión normal del Ni es 1452 ºC. La presión de vapor del Ni líquido es de 0,1 torr a 1606 ºC y 1 torr a 1805 ºC. El calor molar de fusión del Ni es 4,25 Kcal/mol. Haciendo aproximaciones razonables estime la presión de vapor del Ni sólido a 1200 ºC. Resp: 1,45 x10-6 torr. 18.- El cloruro de n-butilo presenta un punto de ebullición de 77,96 ºC empleando éste como único dato experimental disponible, calcular la presión de vapor a 50 ºC y compare este dato con el obtenido de la ecuación empírica (en la cual P se expresa en mm Hg)

log P 

1763  7,912 T

Resp: 305,36 mm Hg 19.- Las presiones de vapor ( en milímetros) del hexafluoruro de uranio sólido y líquido están dadas por: 2559,5 log p mm de Hg  10,648 T

log p mm de Hg  7,540 -

1511,3 T Calcular la temperatura y la presión en el punto triple. Resp: 64º C 1122 mm 20.- Las presiones de vapor del hielo a diversas temperaturas son: P (mm de Hg) T ( °C)

0,02955 -50

0,0986 -40

0,2859 -30

0,776 -20

1,95 -10

4,579 0

Calcular el calor de sublimación del hielo. Resp. 12100 cal /mol. 21.- El CCl4 exhibe las siguientes las siguientes presiones de vapor a las temperaturas indicadas. T ( °C) P ( mm de Hg)

30 142,3

50 314,4

70 621,1

100 1463,0

Establecer una ecuación de log p como una función de la temperatura. 22.- Para calcular la presión de vapor de una sustancia de la cual se conoce el punto de ebullición normal, es muy útil la regla de Trouton. Por ejemplo ¿a qué temperatura se esperaría que hirviera la anilina a un vacío de 20 mm de presión? El punto de ebullición normal es de 185º C. Resp: 68 º

23.- La ecuación de presión de vapor del cloro líquido en cm de Hg se puede representar por la expresión:

log p(cm)  

1414,8  9,91635  1,206x10 2 T  1,34x10 5 T2 T

El volumen específico del cloro en su punto de ebullición es de 269,1 cm3/g y del líquido es aproximadamente 0,7 cm3 / g Calcular el calor de vaporización del cloro líquido en cal/g en su punto de ebullición de 239,05 K. Resp. 68,38 cal/g 24.- El naftaleno C10H8 se funde a 80°C. Si la presión de vapor del líquido es 10 mm a 85,5°C y 40 mm a 119,3°C y la del sólido 1 mm a 52,6°C. Calcular: a) La Hv del líquido, la temperatura de ebullición y la Sv a Tb

b) La presión de vapor a la temperatura de fusión c) Suponiendo que la temperatura de fusión y triple son las mismas, calcular la dHsub del sólido y Hfus. d) ¿ Cuál debe ser la temperatura para que la presión de vapor del sólido sea menor que 10-5 mm de Hg? Resp. a) 11583 cal/mol; 489,5 °K d) 286,9 ºK 25.- La presión de vapor (en mm) del benceno líquido cambia con la temperatura según la ecuación: 1686 log p  7,652  T Calcular a) el calor molar de vaporización b) la temperatura normal de ebullición c) la entropía de evaporización ¿Qué concordancia muestra este último resultado en la constante de Trouton Resp: 7715,2 cal/mol; 80,3 ºC ; 21,83 cal/mol K 26.- El calor de fusión del hielo es de79,7 cal/g a 0ºC: Las densidades del hielo y del agua a esa temperatura son 0,9168 y 0,9999 g/cm3 , respectivamente. Calcular el punto de fusión del hielo a 325 atm de presión, y comparar la respuesta con el valor observado que es de -2,5 ºC. Resp: 270,6 K 27.- El volumen específico del azufre monoclínico (estable por encima del punto de transición) es mayor que el del azufre rómbico en 0,012 cm 3/g. El punto de transición a una atmósfera de presión es 95,5 ºC y aumenta a la velocidad de 0,035 K/atm. Calcular el calor de transición en cal/g. Resp: 3,2 cal/g 28.- Suponiendo que el calor de vaporización del agua es constante y vale 539 cal/g. Calcular la temperatura a qué hervirá el agua bajo una presión de 77,0 cm, siendo el punto de ebullición de 100 ºC a 76 cm de Hg. El volumen específico del vapor de agua a 100ºC y 76,5 cm de presión es 1644 cm3/g y del agua líquida es aproximadamente 1 cm3/g Resp: 100,37 ºC 29.- Para cierto trabajo se necesita reducir la humedad de 1000 L de aire (medidos en condiciones normales) a menos de 5 mg. ¿ A que presión parcial de vapor acuoso corresponde esta? ¿Puede lograrse esta disminución haciendo pasar aire a la presión atmosférica por una trampa enfriada con diocxido de carbono sólido (-79 ºC) ? Calor de vaporización del hielo = 12400 cal/mol ; p vapor del hielo a 0 ºC = 4,58 mm Hg Resp: 0,0047 mm Hg 30.- La presión de vapor de CCl4 aumenta en u 4 % por grado alrededor de 25 ºC. Calcular Hv y el punto de ebullición del CCl4 . Resp: 7058,1 336,1 K 31.- El calor de vaporización del éter es 88,39 cal/g en su punto de ebullición, 34,5 ºC a) calcular la relación de cambio de presión del vapor con la temperatura dp/dT en su punto de ebullición. B) ¿ Cuál es el punto de ebullición a 750 mm? c) Calcular la presión de vapor a 36°C. Resp: 0,357 mm Hg/K 32.- LasTablas termodinámicas del agua nos ofrecen los siguientes datos:

Temperatura de saturación (ºC) 99 100 101

Presión de saturación (Nm-2)x10-5 0,9778 1,0132 1,0502

Volúmenes específicos m3/kg Liquido x103 Vapor 1,042 1,730 1,043 1,673 1,044 1,618

Calcule el calor latente de vaporización del agua a 100 ºC Resp: 2,238x103/kg = 541,9 cal/g 33.- ¿A qué presión en atmósferas hay que someter al hielo a 0ºC para que se funda a –1 ºC? (Volumen específico del hielo = 1,09 cm3/g ; volumen específico del agua 1ºC = 1,00 cm3/g; calor de fusión a 0 ºC = 80 cal/g) Resp: 135 atm 34.- Calcule el punto de fusión galio a la presión de 100 atm a partir de los siguientes datos: densidad del galio sólido= 5,885 g/cm3 ; densidad del galio líquido= 6,081 g/cm3 ; calor de fusión del galio=77,4 J/g ; temperatura de fusión a 1 atm= 303,3 K ; 1 atm 1,013x105 N/m2 Resp: 303,1 K 35.-La presión de vapor del benceno es 0,153 x105 N m-2 a 303 K y 0,520x105 N m-2 a 333 K: Calcule el calor de vaporización del benceno en ese intervalo de temperatura. Resp: 34,2 kJ/mol