Procesos Químicos y Metalúrgicos Curso Código
: Fisicoquímica : QQ3050
Ejercicios N°2 Gas Ideal y Gas Real 1. (a) ¿Podrán 131 g de gas xenón en un tanque de 1,0 dm 3 de volumen ejercer una presión de 20 atm a 25 °C si se comportara como un gas ideal? Si no, ¿Qué presión ejercería? (b) ¿Qué presión ejercería si se comportara como un gas de van der Waals?
2. (a) ¿Podrán 25 g de gas argón en un tanque de 1,5 dm 3 de volumen ejercer una presión de 2,0 bar a 30 °C si se comportara como un gas ideal? Si no, ¿Qué presión ejercería? (b) ¿Qué presión ejercería si se comportara como un gas de van der Waals?
3. Calcule la presión ejercida por 1,0 mol de C 2H6, que se comporta como (a) un gas ideal y (b) un gas de van der Waals, cuando es confinado bajo las siguientes condiciones: (i) a 273,15 K en 22,414 dm3, (ii) a 1 000 K en 100 cm3.
4. Calcule la presión ejercida por 1,0 mol de H2S, que se comporta como (a) un gas ideal y (b) un gas de van der Waals, cuando es confinado bajo las siguientes condiciones: (i) a 273,15 K en 22,414 dm3, (ii) a 500 K en 150 cm 3.
5. Un gas a 250 K y 15 atm tiene un volumen molar 12 por ciento menor que el calculado a partir de la ley del gas ideal. Calcule (a) el factor de compresión bajo esas condiciones y (b) el volumen molar del gas. ¿Cuáles son las fuerzas dominantes en la muestra, las atractivas o las repulsivas?
6. Un gas a 350 K y 12 atm tiene un volumen molar 12 por ciento menor que el calculado a partir de la ley del gas ideal. Calcule (a) el factor de compresión bajo esas condiciones y (b) el volumen molar del gas. ¿Cuáles son las fuerzas dominantes en la muestra, las atractivas o las repulsivas?
7. En un proceso industrial, el nitrógeno es calentado hasta 500 K a un volumen constante de 1,0 m 3. El gas entra al contenedor a 300 K y 100 atm. La masa del gas es 92,4 kg. Utilice la ecuación de van der Waals para determinar la presión aproximada del gas a su temperatura de trabajo tr abajo de 500 K. Para el nitrógeno, a = 1,352 6 -2 3 -1 dm atm mol , b = 0,0387 dm mol .
8. Los cilindros de gas comprimido se hallan llenos generalmente a una presión de 200 bar. Para el oxigeno, ¿Cuál sería el volumen molar a esta presión y 25 °C en base a (a) la ecuación del gas ideal, (b) la ecuación de van der Waals? Para el oxigeno, a = 1,364 dm6 atm mol-2, b = 0,0319 dm 3 mol-1.
9. Suponga que 10,0 mol de C 2H6(g) se hallan confinados en 4,860 dm3 a 27 °C. Prediga la presión ejercida por el etano a partir de (a) la ecuación de gas ideal y (b) la ecuación de van der Waals. Calcule el factor de compresión en base a estos cálculos. Para el etano a = 5,507 dm6 atm mol-2, b = 0,0651 dm3 mol-1.
10. A 300 K y 20 atm, el factor de compresión de un gas es 0,86. Calcule (a) el volumen ocupado por 8,2 mmol del gas bajo esas condiciones y (b) un valor aproximado del segundo coeficiente del virial a 300 K.
11. Cierto gas obedece la ecuación de van der Waals con a = 0,5 m 6 Pa mol-2. Su volumen es 5,0 x 10-4 m3 mol-1 a 273 K y 3,0 MPa. A partir de esta información calcule la constante b de van der Waals. ¿Cuál es el factor de compresión para este gas y la presión y temperatura que prevalecen?
12. Cierto gas obedece la ecuación de van der Waals con a = 0,76 m 6 Pa mol-2. Su volumen es 4,0 x 10-4 m3 mol-1 a 288 K y 4,0 MPa. A partir de esta información calcule la constante b de van der Waals. ¿Cuál es el factor de compresión para este gas y la presión y temperatura que prevalecen?
13. Calcule el volumen molar del cloro gaseoso a 350 K y 2,3 atm usando (a) la ley del gas ideal y (b) la ecuación de van der Waals. Use la respuesta para (a) calcular una primera aproximación al término de corrección para atracción y luego use aproximaciones sucesivas para obtener una respuesta numérica para la parte (b).
14. A 273 K, las mediciones del argón dieron B = -21,7 cm3 mol-1 y C = 1200 cm6 mol-2, donde B y C son el segundo y tercer términos de los coeficientes del virial en la expansión de Z en potencias de 1/V m. Asumiendo que la ley del gas ideal proporciona buenas estimaciones del segundo y tercer término de la expansión, calcule el factor de compresión del argón a 100 atm y 273 K. Desde su resultado, estime el volumen molar del argón bajo estas condiciones.
15. Determine (∂P/∂V)T para un gas de van der Waals y para la ecuación virial en términos del volumen.
16. Otra ecuación de estado es la ecuación de Bertholet, V m = (RT/P) + b – (a/RT2). Deduzca las expresiones para ß = 1/V(∂V/∂T) P y κ = -1/V(∂V/∂P)T ecuación de Bertholet en términos de V, T y P.
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