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• Juan Mendoza

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1. Una campana de buzo tiene 3

de espacio para aire cuando se encuentra sobre la

cubierta de un barco ¿Cuál es el volumen del espacio para el aire se ha hecho descender hasta una profundidad de 50m.? considerar que la densidad media del agua es 1.025 g

y suponer que la temperatura es la misma tanto a 50m como en

la superficie. Datos: V1 = 3m3 P1 = 101325 Pa Densidad = 1.025 g.cm-3 = 1.025 x 103 Kg/m3 h = 50m Para hallar la presión se toma en cuenta la presión hidrostática generada en la campana: P2 = P1 + Ph P2 = P1+ ∂gh P2 = 101325 Pa + (1.025 x 103 Kg/m3 x 9.81m/s2 x 50m) = P2 = 101325 Pa + 502762.5 Pa = 604087.5 Pa P1 x V1 = P2 x V2 3m3 x 101325 Pa = V2 x 604087.5 Pa V2 = 0.5031 m3 Por lo tanto el volumen del espacio para el aire cuando se desciende a 50m de profundidad es 0.5031 m3

2. Calcular el volumen molar del cloro a 350K y 2.30atm usando (a) la ecuación de gases ideales y (b) la ecuación de Van der Waals. Utilizar la respuesta del apartado (a) para calcular una primera aproximación al termino de corrección para la atracción y luego utilizar aproximaciones sucesivas para encontrar una respuesta numérica para el aparato (b).

3. La síntesis del amoniaco es un proceso tecnológico importante. Si se tiene un recipiente de 22.4

que contiene 2 moles de hidrogeno y 1 mol de nitrógeno a

273.15K. ¿Cuáles son la fracción molar y la presión parcial de cada componente? ¿Cuáles es la presión total? ¿Cuáles serían las presiones parcial y total si todo

hidrogeno se convertirá en amoniaco al reaccionar con la cantidad apropiada de nitrógeno? Datos: Volumen = V = 22.4dm3 = 22.4L Moles de hidrogeno = 2 Moles de nitrógeno = 1 Temperatura = 273.15K Se tiene que la síntesis del amoniaco es: N2 + 3H2 = 2NH3 Moles iniciales 1 2 0 Moles que reaccionan 2/3 2 0 Moles finales 1/3 0 4/3 Fracción molar 0.2 0 0.8 Presión total: P= nRT/V = 5/3 x 0.08206 L.atm/molK x 273.15K/22.4L = 1.66 atm. Presiones parciales: P (N2) = 0.2 x 1.66 = 0.33 atm P (NH3) = 0.8 x1.66 = 1.33 atm P (H2) = 0 4. Las constantes críticas del metano son

= 45.6atm;

98.7

y

= 190.6

K. calcule los parámetros de Van der Waals y estimar el tamaño (volumen y radio) de las moléculas del gas.

Pc = 45.6atm 3 Vmc = 98.7 cm mol Tc = 190.6K Vc = 3b;Pc = b=

ab Vc 3

98.3 3

3 b = 32.767 cm

mol

3 45.6atm(98.7 cm a=

3 32.767 cm

mol

)3

mol

3 2 a = 1338072421atm. (cm )

5. Un

mol

de aire a 27°C y 1 atm se comprime hasta un volumen de 5.00 litros a

temperatura constante. Calcular la presión final, empleando la ecuación de Van der Waals (a= 1.33atm

b=

V= 1 T= 27°C p= 1atm

) = 5C =27°C p= ?

=

1atm. 1

=

. 5L (

)

200 atm PV=RTn n= n=40.605mol

PV=nRT(

)(

)

Vc= 3b =3 (0.0366 L/mol) = 0.1098 L/mol

Pc=

=

= 36.773atm

Tc=

=131.2259 K

PVT=nRT ( P=0.6662atm

)

6. Las densidades del éter metílico en estado de líquido y vapor en función de la temperatura son: T°C

30

50

P1

0.6455

P2

0.0142

70

80

100

110

120

0.06116 0.5735

0.5503

0.4950

0.4506

0.4040

0.0241

0.0486

0.0810

0.1000

0.1465

0.0385

Calcular la densidad crítica y el volumen crítico

7.

Para el Helio se tienen los siguientes datos: B( T,K

)

-2.62

0.80

2.46

4.00

20.6

24.7

28.8

33.0

Calcular la temperatura de Boyle del Hielo. (Constantes de Van der Waals a=0.3412atm

)

8. La masa molar media del aire a 0°C es de 28g/mol. Calcular la presión atmosférica a 5000 metros de altura sobre el nivel del mar. 9. Estimar los valores de Tc, Pc y Vc para un gas que se caracteriza por las constantes a=0.943atm Vc=3b Vc=3(0.0283) Vc=0.0489 P Pc= Pc= 43.609 Tc=

y b=

.

Tc= Tc= 120.3297K 10. Una muestra de zinc se hizo reaccionar por completo con un exceso de ácido clorhídrico. El gas hidrogeno que se generó se recibió sobre agua a 25.0°C. El volumen de gas de 7.80L y su presión de 0.98atm. Calcúlese la cantidad de zinc metálico que se consumió. La presión de vapor a 25°C es de 23.8mmHg. Zn + 2HCl   ZnCl2 + H2 65.39g - - - - - -1mol x - - - - - - - - - 0.3025mol x=

65.39 × 0.3025

x = 19.7804

1

t = 250°C V = 7.8l P = 0.98atm PV = nRT (0.98atm - 23.8( n=

1atm 760mmHg

))7.8l

0.08205 × (25 + 273.15K)

n = 0.3025mol

11. Calcule el volumen de un mol de

a 27°C y 20atm de presión usando la ec. de Van

der Waals. (a=6.7 ; b=0.056) (

)

(

=RTn )

=0.08205 (27+27.3v) 1mol

12. Para el etanol se tiene las densidades del vapor y del líquido en equilibrio T°C

100

150

200

220

240

Pliq Pavp Pm

0.7157

0.6489

0.5568

0.4959

0.3825

0.00351

0.0193

0.0508

0.0854

0.1716

0.359605

0.3341

0.3038

0.29065

0.27705

Si la temperatura critica es 243°C. Determine el volumen molar crítico

ρc = 0.4204 - 5.9x10-4 (243) ρc =0.27703

13. La viscosidad del n-heptano, es a varias temperaturas: t°C

cP

0 0,524

25 0,386

40 0,341

70 0,262

Establecer una ecuación empírica para la viscosidad en función de la temperatura Se usa la Regresión Lineal tomando a la temperatura como la variable independiente y a la viscosidad como la variable dependiente de la siguiente manera: X(T)

Y( )

0

0,524

25

0,386

40

0,341

70

0,262

Cuya ecuación empírica es : η =  -0.0037T + 0.5022  cP

14. La densidad del grafico es 2.25

y el espaciado entre dos capas de átomos es

3.35A°. Calcular la distancia entre los átomos de carbono en capa molecular. Asuma distribución hexagonal

10 El Prisma Hexagonal tiene de altura h  3,35.10 y con base igual a Ab  2r 2 3 , siendo r la

distancia entre átomo y átomo La celda tiene un volumen igual a V 

m



Como la celda posee 12 átomos de carbono, calculamos cuanto pesan los 12 átomos de carbono:

6, 022.1023  12 g 12  Xg

X  2,3912.1022 g Calculando el Volumen:

V

2,3912.1022  1, 0628.1022 2, 25

Calculando la distancia entre átomo y átomo

Ab  2r 2 3  2r 2 3 

V h

1, 0628.10 22  3,1724.10 13 10 h  3,35.10

Donde r es :

r  3, 0262.107 m

15. Un tubo de pared delgada de 0.10cm de diámetro se introduce en una solución detergente acuosa diluida hasta que su extremo abierto esta 10cm por debajo de la superficie. La presión de aire máxima justamente insuficiente para que las burbujas crezcan y se rompan se encuentran que es 11.6cm. medida con un manómetro de agua. Calcular la tensión superficial de esta solución.

d  0.1cm h  10cm P  11,6 Pa

11, 6.0,1.102  4

  0.0029 N / m

16. En un experimento para medir la tensión superficial dela gua en un intervalo de temperatura, se soportó verticalmente en la muestra un tubo capilar de diámetro de 0.4mm. La densidad de la muestra se medió en un experimento independiente. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: T°/C h/cm p/

10

15

20

25

30

7.56

7.46

7.43

7.36

7.29

0.999

0.9991

0.9982

0.9971

0.9957

Determine la variación de la tensión superficial con la temperatura

D = 0.4mm h = 7.56cm ρ = 0.9997gcm-3 g = 9.81m / s2 Para10 ° T : γ=

1 2 1

hρrg

(0.0756)(2x10-4 )(999.7)(9.81) 2 γ = 0.074N / m γ=

Para15 ° T : γ=

1 2 1

hρrg

(0.0746)(2x10-4 )(999.1)(9.81) 2 γ = 0.073N / m γ=

Para 20 ° T : 1 (0.0743)(2x10-4 )(998.2)(9.81) 2 γ = 0.072N / m γ=

Para 25 ° T : γ = 7.1992x10-2 N / m Para 30 ° T : γ = 7.127x10-2 N / m La variacion de la tension superficial con la temperatura es igual a la pendiente formada por estas mismas a cual es : m = -0.0001N / M°C

17. La tensión superficial del agua es 100°C. Las densidades son respectivamente 0.998 y 0.958

°

a . ¿A qué altura se

elevara el agua en los tubos de radio interno (a) 1mm, (b) 0.1mm a estas dos temperaturas?

γ = 7.28Nm-1; t = 20°C;ρ = 0.998gcm -1 H O 2 γ = 5.8x10-2 Nm-1; t = 100°C;ρ = 0.958gcm -1 H O 2 a) r = 0.1x10-3 mm t = 20°C; h=

2(7.289x10-2 )Nm-1 = 0.015 = 15mm (0.998x103 kg / m)(9.81m)(10 -2 )

t = 100°C; 2(5.8x10-2 )Nm-1 h= = 0.012 = 12mm (0.958x102 kg / m)(9.81)(10 -2 ) b) r = 0.1x10-3 t = 20°C; 2(7.28x10-2 )Nm-1 h= = 0.199 = 1.99mm (0.998x103 kg / m)(9.81m)(10 -2 ) t = 100°C; h=

2(5.8x10-2 )Nm-1 = 0.123 = 1.23mm (0.958x103 kg / m)(9.81)(10 -2 )