Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD - Vicerrectoría Académica y de Investigación Investigaci ón - VIACI Escuela: Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Programa: Tec. San. Ambiental/ Ing. Ing. Ambiental Curso: Fisicoquímica Ambiental Código: 358115 Unidad 1: Fisicoquímica Atmosférica Fase 2 – Aire 1. Si se ha estimado estimado que en un recinto cerrado hay 0.0187 m 3/kg de monóxido de carbono (CO) a 12°C, determine la presión ejercida en megapascales, empleando a) la ecuación de gases ideales, b) la ecuación de van der Waals, y c) la ecuación de Redlich y Kwong. Centre su análisis en :
Variación de resultados.
0.0187 m³/Kg ∗ 1Kg/ 1000g ∗ 1000lts/ m³ = 0.01 0.0187 87 g/Lts CO T = 12°C + 273 = 285 °K Presión (P) =? MPa
a. La ecuación de los gases ideales.
P∗V = n ∗ R∗T P ∗ V = m/P m/Pm ∗ R ∗ T P ∗ ( V/m) V/m) = R ∗ T / Pm P = (R ∗ T / Pm )/ ( V /m) P = ( 0.082 0.082 L ∗ atm / °K ∗ mol ∗ 285 285 °K/ 28 g/mol)/ ( 0.0187 g/t) P = 44.63330 44.63330 atm ∗ 101325 101325 Pa Pa / 1 atm atm = 4522469.92 4522469.92 Pa 4522469.92 Pa ∗ 1MPa / 10⁶ Pa = 4.522 MPa
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD - Vicerrectoría Académica y de Investigación Investigaci ón - VIACI Escuela: Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Programa: Tec. San. Ambiental/ Ing. Ing. Ambiental Curso: Fisicoquímica Ambiental Código: 358115 b) la ecuación de van der Waals
( P + a ∗ ( n/V n/V )² ) ( V/n V/n + b ) = R ∗ T (P + 151 J ∗ Lt/mol Lt/mol²² ∗ ( 6.67 6.6785 85 ∗ 10⁻⁴ 10⁻⁴ mol/ mol/Lt) Lt)²) ²) ∗ ( 1497 1497.32 .32 Lt/mol Lt/mol + 0.0391 0.03913L/ 3L/mol mol)) = 8.31457 8.31457 J / mol mol °K ∗ 285°K) 285°K) P = 4.45 4.45 MPa MPa
2. La ciudad de Bogotá Bogotá cuenta con 1 207 088 vehículos registrados, si consideramos que el promedio de emisiones de NOx es de 0.7 g/km, y de HC es de 0.9 g/km, por vehículo y suponiendo que el recorrido promedio de cada vehículo es de 23km/día. Calcule la cantidad de NO x y HC en volumen que son emitidos diariamente en Bogotá. Teniendo en cuenta que el límite de emisiones establecido por el Ministerio de Ambientes y Desarrollo Sostenible es de 0.25g/km para hidrocarburos y 0.62 g/km para óxidos de Nitrógeno (NOx), cuál es el volumen diario actualmente excedido. Emplee como peso molecular de NOx 40g/mol, de HC 82g/mol Centre su análisis en :
1.
El valor excedido y las implicaciones a la atmósfera y la salud de los bogotanos.
Calcula la cantidad de km recorrido por todos los vehículos de la ciudad
km / día = número de vehículos vehículos ∗ recorrido promedio km / día = 1.207 1.207.088 .088 vehí vehículo culoss ∗ 23 km /día − vehíc vehículo ulo = 27.763.024 km/día
Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD - Vicerrectoría Académica y de Investigación Investigaci ón - VIACI Escuela: Ciencias Agrícolas Pecuarias y del Medio Ambiente Programa: Tec. San. Ambiental/ Ing. Ing. Ambiental Curso: Fisicoquímica Ambiental Código: 358115 2.
Calcula la emisión de NOx a partir del promedio emitido por vehículo:
NOx: 0.7 g / km ∗ 27.763.024 km/día = 19.434.116,8 g / día 3.
Calcula la emisión de HC a partir del promedio emitido por vehículo:
HC: 0.9 g/km ∗ 27.763.024 km/día = 24.986.721,6 g / día 4.
debes convertir los datos en gramos a volumen Moles de NOx:
moles = masa en en gramos gramos / masa molar = 19.434.116,8 g / 40 g/mol g/mol = 485.852,92 mol Datos de p y T supuestos
= 1 , , = 20 20° ° = 29 293. 3.15 15 Volumen de NOx
pV = nR nRT T => V = nR nRT T/p = V =
[ 485.8 485.852, 52,92 92 mol ∗ 0.0 0.0821 821 atm ∗ lit litro/ ro/K K ∗ mol ∗ 293 293.15 .15 K ] = 11.693.321 litros litros diarios de NOx 1 atm
Moles de HC
moles =
msasa en gramo masa molar
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mole mo less =
24.986.721,6 g = 304.7 304.716 16 mole moless 82 g/mol
Volumen de HC
V = V =
nRT p
[304.7 [30 4.716 16 mo moll ∗ 0.0 0.0821 821 atm ∗ lit litro/ ro/K K ∗ mol ∗ 293 293.15 .15K K] = 7.333. 7.333.787 787 litros diarios diarios 1 atm
Parte B: Teniendo en cuenta que el límite de emisiones establecido por el Ministerio de Ambientes y Desarrollo Sostenible es de 0.25g/km para hidrocarburos y 0.62 g/km para óxidos de Nitrógeno (NOx), cuál es el volumen diario actualmente excedido. Emplee como peso molecular de NOx 40g/mol, de HC 82g/mol
5.
HC
límite
0.25 g km masa de HC = 0.25 g / km ∗ 27.763.024 km/día = 6.940.756 g/día moless de HC = 6.940 mole 6.940.756 .756 g / 82 g/mol g/mol = 84.643 84.643,37 ,37 mol mol
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V = 84. 84.643 643,37 ,37mol mol ∗ 0.0 0.0821 821 atm ∗ lit litro/ ro/K K ∗ mol ∗ 293 293.15 .15 K / 1 atm atm = 2.0 2.037. 37.164 164 lit litros ros Exceso Exces o = 7.773 7.773.787 .787 litro litross − 2.037 2.037.164 .164 litro litross = 5.736 5.736.623 .623 litro litross por por día 6.
NOx Límite 0,62 g/km
masa en gramo gramoss = 0,62 g/km ∗ 27.76 27.763.024 3.024 km/d km/día ía = 17.21 17.213.074 3.074,88 ,88 g/día moless = 17.21 mole 17.213.074 3.074,88 ,88 / 40g/mo 40g/moll = 430.32 430.326,87 6,87 mol
V =
V = 430 430.32 .326,8 6,87 7 mol ∗ 0.0 0.0821 821atm atm ∗ 1atm
litro ∗ K ∗ 29 293. 3.15 15K K mol = 10.35 10.356.941 6.941 litros litros
Exceso Exce so = 11.69 11.693.321 3.321 litro litross − 10.35 10.356.941 6.941 litro litross = 1336. 1336.380 380 litros litros diar diarios ios
7.
El etileno en presencia de ozono produce formaldehído, de acuerdo con la información presentada en la tabla, determine la velocidad de reacción y constante de velocidad de formación del formaldehído. Así como la concentración que deben tener los reactivos para que la reacción se desplace de productos a reactivos.
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1 () + () ↔ () + () 2
Centre su análisis en :
[C2H4] M
[O3] M
Velocidad de formación de CH2O (M/s)
0.5 x 10 -7
1.0 x 10-8
1.0 x 10 -12
1.5 x 10 -7
1.0 x 10-8
3.0 x 10 -12
1.0 x 10 -7
2.0 x 10-8
4.0 x 10 -12
El ozono y el formaldehído como agentes contaminantes primarios, hacia donde debería desplazarse la
reacción para ser menos lesivo al ambiente, y a la salud.
