Fico Segundo Disco

EJERCICIOS DE FISICOQUIMICA 1. Por medio medio de una bomba bomba de vapor vapor de mercurio mercurio se logra logra un vacío vacío de 10-7 mm Hg con con cier cierto to ap apar arat ato. o. Calc Calcul ular ar el nú núme mero ro de moléculas que aún permanecen en un cc del aparato a 27C.

SOLUCIÓN: - P = 10-7 mm Hg - T = 300 K   - V = 0001 !"#$%& - R = '(3 '(3' ' mmH mmHg g !"#$ !"#$%& %& ) m%! m%! K   P × V  n=  R × T  −7

n=

mmHg× 0.001 litros  mmHg  mmHg.. litros litros 62.36 × 300.15 K  mol.K  10

n =5.34 × 10

−15

mol

−15

 N =5.34 × 10

mol×

 6.023 × 10

23

moléculas 1 mol 9

 Número  Número de moléculas moléculas =3.22 × 10 moléculas

2. Cierto Cierto gas ocupa ocupa un volumen volumen de ! litros litros ba"o una una presi#n presi#n de 720 mm Hg a 2$C. C. %&ué &ué volu volum men ocu cupa par' r' este este ga gas s ba ba""o las las condiciones tipo de temperatura ( presi#n)

SOLUCION: - V1 = ' !"#$%& - P1 = 7(0 mm Hg - T1 = (+,C = (. K  P1 × V 1  P 2 × V 2 = T 1 T 2

V 2=

 P1 × V 1 × T 2 T 1 × P 2

- V( = * - P( = 7'0 mm Hg - T( = 0,C = (73 K 

V 2=

720 mmHg× 6 litros × 273 K  298 K × 760 mmHg

V 2=5.21 litros.

*. + 0C ( ba"o una presi#n de 100 atm el ,actor de comprensibilidad del 2 es 0.27. Calcular el peso del 2 necesario para llenar un cilindro de gas de 100 litros de capacidad ba"o las condiciones dadas.

SOLUCIÓN: - T = (73 K   - P = 100 /#m - V = 100 !"#$%& -  = 0(7 - O( = 3( g$/m%&)m%!

n=

Z =

P× V  n×R×T 

n=

P× V  Z×R×T 

100 atm× 100 litros 0.927 × 0.0821

atm .litro × 273 K  mol.K 

n =481.2 moles

n=481.2 moles× 32

gr mol

n=15.4 grdeO 2 /. Por medio de una bomba de vapor de mercurio se logra un vacío de 10- mm Hg con cierto aparato. Calcular en un cc del aparato a *$C.

SOLUCION: - P = 10- mm Hg - T = 30. K   - V = 0001 !"#$%&  P ×V  n=  R ×T  −9

n=

mmHg × 0.001 litros  mm Hg. litros 62.36 × 308 K  mol.K  10

− 17

n=5.21 × 10

moles

 Numero de moleculas= 5.21 × 10

−17

23

moles∙ 6.023 × 10

 moleculas 1 mol

7

 Numero de moleculas =3.14 × 10 moléculas

$. n gas ocupa un volumen de  litros ba"o una presi#n de 722 mm Hg a 27C. %&ué volumen ocupara este gas ba"o las condiciones tipo temperatura ( presi#n)

SOLICION: - V1 = . !"#$%& - P1 = 7(( mm Hg - T1 = (7,C = 300 K V 2=

V 2=

- V( = * - P( = 7'0 mm Hg - T( = 0,C =(73 K 

 P1 ×V 1 ×T 2 T 1 × P 2 722 mmHg× 8 litros× 273 K  300 K × 760 mm Hg

V 2=6.916 litros !. n volumen de $00 litros a condiciones normales de cloro se permiti# que se e3pandiera a 1000 litros. Calcular la masa de 100 litros del gas e3pandido.

SOLUCION: - V1 = +00 !"#$%& - T1 = (73 K 

-

P1 = 1 /#m V( = 1000 !"#$%& Calculo la n° de moles :

 P ×V  n= T ×R

n=

1 atm× 500 litros 273 K × 0.082

 atm.litro mol.K 

n =22.335 moles Calculo delamasa :

m=n∗ Peso Atomic o m=22.335 moles∗70.9 gr / mol

m=1583.6 gramos  Noa! "erdidade gas # lamasa es constante # altomar 100 litrosdeuntotal

de 1000 litros# esto! tomando el 10 de gas # $ue e%identemente seranel 10 dela masa : 1000 litros & 1583.6 gramos 100 litros&'

 '=158.36 gramosdeCl2 7. + 220C ( 7/7 mm Hg una masa de 1.* gr. de cierta sustancia org'nica ocupa un volumen de /20 ml. 4l an'lisis de la sustancia da la composici#n en peso siguiente5 C 6. 70.!0 8 H 6. $.$ 8  6. 2*.$2. Calcula el peso molecular de la sustancia ( su ,#rmula molecular.

SOLUCION: - T = 3 K   - P = 77 mm Hg = 0.( /#m - m = 13.. g$ - V = 0( !"#$%&

C(lculo del "eso molecular "romedio :

 m  PV =  × R ×T   ) 

 ) =

m×R×T   P× V 

 atm.litros × 493 K  mol.K  0.9829 atm× 0.42 litros

1.388 gramos× 0.082

 ) =

 ) =135.86 gramos/ mol  *+rmula )olecular :

C =70.6  en "eso =0.706 mol  H =5.88  en "eso=0.0588 mol

O=23.52  en "eso =0.2352 mol C(lculo de lamasa de cada elementoen el com"uesto:

 gramos C :135.86 × 0.706 mol=95.92 gramos mol  H :135.86 O :135.86

 gramos × 0.0588 mol=7.99 gramos mol

 gramos × 0.2352 mol =31.95 gramos mol

C(lculo delnúmero de at − gr :

C :

 95.92 gr

gr 12 mol

,8

 H :

O:

 7.99 gr

gr 1 mol

,8

 31.95 gr

gr 16 mol

,2

 -a ormula ser( :

C 8 H 8 O2

. Cuatro gramos de metano a 27 C ( presi#n de 2.$0 atm. cupan un volumen de 2./! litros. Calcular el valor de la constante de los gases 9 en cc-atm : grado mol .

SOLUCION: - T = (7 ,C = 300 K  - P = (+0 /#m - V = (' !"#$%& 2 ('0  Calculo delamasa deC H 4 :  m  P× V =n × R × T & P × V  =  × R × T    ) 

m=

 P× V × )   R ×T 

2.5 atm× 2.46 litros × 16

m= 0.0821

gr mol

¿ ∙atm  × 300 K  mol∙K 

m= 4 gr. deC H 4 Calculo de R encc−atm / K − mo l :

 R=

 P ×V  n ×T 

 R=

2.5 atm× 2460 cc 0.25 mol× 300 K 

 R= 82

cc−atm mol− K 

. Hallar la presi#n total e"ercida por dos gramos de etano ( tres gramos de di#3ido de carbono contenidos en una vasi"a de $ litros la temperatura de $0 C.

SOLUCION: - V = + !"#$%& - T = +0 ,C = 3(3 K  Calculamos el número de moles :

C O 2 : n=

 /tano : n=

3 gr

gr 44 mol

=0.068 moles

2 gr 30 gr / mol

= 0.067 moles

 )oles Totales :0.068 + 0.067 =0.135 moles

Calculo de la Presi+n Total:

 P=

n×R×T  V  5 <¿

3.56 atm∙<

¿ ¿

5 <¿=¿

atm∙< 0.135 moles× 0.0821

 P=¿

¿  × 323 K  mol∙K  ¿

 P=0.712 atm.×

760 mm Hg 1 atm.

 P=541.12 mmHg.

10. %Cu'l es la energía cinética total de traslaci#n en ergios de dos moles de un gas per,ecto a 27 C) %4n calorías) 3

 /0 = × n × R × T   2

3

 /0 =  × 2 moles× 1.987 2

cal  × 300 K  mol∙K  7

 /0 = 1790 cal× 4.186 × 10 ergios / cal 10

 /0 = 7.49 × 10 ergios 11. ;a< sando la ecuaci#n de =an >er ?aals calcular la presi#n producida por 100gr de C2 contenidos en un volumen de $ litros a /0 C. ;b< Compare este valor con el calculado usando la le( de los gases ideales.

SOLUCIÓN: - m = 100 g$ 45 CO( - V = + !# - T = 0 ,C = 3131+ K  /6 C!8!% 45 !/ P$5&"9 % !/ 58/"9 45 V/ D5$ ;//!&: 2

n×R×T  n a  P= − 2 V − n1 V 

-

C!8!% 45 :

n=

-

 100 gr

gr 44 mol

=2.27 moles

C%m% 4/#%
 = 00(7 5 <¿

¿ ¿ ¿ ¿ atm∙<  × 313.13 K  ( 2.27 moles )2 × 3.59 mol∙K  2.27 moles× 0.0821 − ¿ 5 <−( 2.27 moles× 0.0427 )  P=¿  P=11.2 atm

6 C% !/ 58/"9 g55$/! 45 !%& g/&5&: 5 <¿

atm∙< 2.27 moles× 0.0821

 P=

¿  × 313 K  mol∙K  ¿

n×R×T  =¿ V 

 P=11.7 atm.

12. na soluci#n contiene $0 de agua *$ de alco@ol etílico ( 1$ de 'cido acético en peso. Calcular la ,racci#n molar de cada componente en la meAcla.

SOLUCION:

m =

ms A  )  A ms A ms 2 + +⋯  )  A  ) 2

>/&5 100 g$/m%& 45 &%!8"9: 50 gr /

m H  O= 2

18 gr / mol 50 gr 18 gr / mol

+

35 gr 46 gr / mol

+

15 gr 60 gr / mol

m H  O=0.733 2

35 gr

mC   H  OH = 2

5

46 gr / mol 3.79 moles

mC   H  OH =0.201 2

5

m acético=

0.25 3.79

m acético=0.066

1*. n gas se e3pande contra una presi#n de 2 atmos,eras desde 10 a 20 litros ( absorbe *00 calorías. %Cu'l es el cambio en la energía interna del gas)

SOLUCIÓN: - P = ( /#m - V1 = 10 !"#$%& - V( = (0 !"#$%& - ? = 300 /! A <$5&"9 %&#/#5: 3 = P ( V 2 −V 1) 20 <−10 <¿

3 =2 atm ¿

3 = 20 <∙atm× 24.2

cal ¿ ∙atm

3 = 484 cal 4 / =$ −3 =( 300− 484 ) cal 4 / =−184 cal.

1/. n peso de 1000 gr cae libremente sobre una plata,orma desde una altura de 10 metros. %Cu'l ser' la cantidad de calor desprendido cuando el peso golpea la plata,orma)

SOLUCION: - ; = 1000 g$ @   - H = 10 m5#$%& L/ 55$g/ <%#5"/! &5 %B"5$#5 5 /!%$ /! g%!<5/$ !/
$ = / P=10 0g∙metro× 2.34

c al 0g∙metro

$ = / " =23.4 cal.

1$. Para cierto -1 -1 gas ideal C= B !.7! cal.mol .grado . i dieA moles del mismo se calientan desde 0 a 100 C. %Cu'l ser' D4 ( DH en el proceso)

SOLUCION: - CV = '7' /!)m%!g$/4% -  = 10 m%!5& - T1 = 0 ,C - T( = 100 ,C

( )

C V =

 5 / 5T 

V 

H/!!/4% !/ B/$"/"9 45 55$g/: 4 / =n∫ C V  dT 

6i C V  es constante con la T ° : 4 /=n C V  (T 2−T 1 ) 4 /=10 moles× 6.76

cal  × ( 100 −0 ) ° C  mol∙°C 

4 /=6760 cal.

C/!8!/4% !/ H: 4 H = n∫ C  P dT 

 "aralos gases ideales : C  " −C % = R C  P= R+C V  C  " =( 6.76 + 1.987 ) cal/ mol.°C  C  " =8.747 cal/ mol.°C 

4 H =10 moles × 8.747

cal  × ( 100 −0 ) °C  mol.°C 

4 H = 8747 cal.

1!. n gas ideal est' encerrado en un cilindro con un embolo movible sobre él. 4l embolo tiene una masa de 000 gr. ( un 'rea de $ cm2 ( est' libre para subir ( ba"ar manteniendo constante la presi#n del gas. %Cu'nto traba"o se realiAa sobre el

gas cuando la temperatura de 0.2 mol del gas se eleva de 20C a *00C)

SOLUCION: 3 =− P 4 V =− P

( )(

nR T  −T i )=−nR4T =− ( 0.200 ) ( 8.314 ) ( 280 )  P

3 =−466 7 

17. n gas se comprime a una presi#n constante de 0. atm de  E a 2 E. 4n el proceso /00F de energía salen del gas por calor. ;a< %Cu'l es el traba"o realiAado sobre el gas) ;b< %Cu'l el cambio en su energía interna)

SOLUCION: a ¿ 3 =− P 4 V =−( 0.8 atm ) (−7.00 l ) ( 1.013 × 10  Pa/ atm ) ( m / l )=+ 567 7  5

3

∫ ¿=8+3 =−400 7 + 567 7 =167 7  1 ¿ 4 /¿

1. n gas es llevado a través del proceso cíclico descrito en la Ggura. ;a< 4ncuentre la energía neta trans,erida al sistema por calor durante un ciclo completo. ;b< %&ué pasaría si) i el ciclo se invierte es decir el proceso sigue la tra(ectoria +C+ %Cu'l es la energía neta de entrada por ciclo por calor)

SOLUCION a ¿ 8=−3 = Area triangular

8=

1 2

( 4.00 m ) ( 6.00 0Pa ) 3

8 =12.0 07 

1 ¿ 8=−3 =−12.0 07 

1. na muestra de un gas ideal pasa por el proceso que se muestra en la Ggura. >e + a  el proceso es adiab'tico8 de  a C es isob'rico con 100 IF de energía entrando al sistema por calor. >e C a > el proceso es isotérmico8 de > a + es isob'rico con 1$0 IF de energía saliendo del sistema por calor. >etermine la di,erencia en energía interna 4int  J 4int + .

SOLUCION

3 2C =− P 2 ( V C −V  2 )=−3.00 atm ( 0.400− 0.0900 ) m =−94.2 07  3

∫ ¿=8 + 3  4 /¿  /∫ . C − /∫ .2 =( 100 07 + (−94.2 07 ) ) =5.79 07 

S" T 5& %&#/#5:  /∫ . 9 − /∫ .C =0 3  9A=− P 9 ( V  A −V  9 ) =−1.00 atm ( 0.200−1.20 ) m =+ 101 07  3

 /∫ . A − /∫ . 9 =−150 07 + ( + 101 07 ) =−48.7 07 

A%$/:

[(

) (

) (

 /∫ 2− /∫ A =−  /∫ C − /∫ 2 +  /∫ 9 − /∫ C  +  /∫ A − /¿ t 9

)]

 /∫ 2− /∫ A =− [ 5.79 07 + 0− 48.7 07 ] ¿ 42.9 07 

20. n gas ideal inicialmente a *00 K e3perimenta una e3pansi#n b'rica a 2.$0 IPa. i el volumen aumenta de 1.00 m* a *.00 m* 12.$ IF se transGere el gas por calor %Cu'les son ;a< el cambio de su energía interna ( ;b< su temperatura Gnal)

SOLUCION:

∫ ¿=8− P 4 V =12.5 07 −2.50 0Pa (3.00 −1.00 ) m =7.50 07  3

/6

4 /¿

V 1

6

T 1

=

V 2 T 2

&T 2=

V 2 V 1

×T 1=

3.00 1.00

× (300 K ) =900 K 

21. na muestra de 2 moles de @elio inicialmente a *00 K ( 0./ atm se comprime de manera isotérmica a 1.2 atm. bservando que el @elio se comporta como gas ideal encuentre ;a< el volumen Gnal del gas ;b< el traba"o realiAado sobre el gas ( ;c< la energía trans,erida por calor.

SOLUCION:

/6

 K . mol 3 8.314 7 / ¿ ( 300 K ) = 4.99 × 10 7   Pi V i= P  V  =nRT = 2.00 mol ¿ 3

nRT  4.99 × 10 7  V i= =  Pi 0.400 atm 3

nRT  4.99 × 10 7  1 3 V   = = =  V i=0.0410 m  P  1.20 atm 3

6

6

3 =−∫ PdV =−n . R . T . ln

∫ ¿=0 =8+3  4 /¿ 8=−5.48 07 

( ) V   V i

=−( 4.99 × 10

3

) ln

() 1 3

=+ 5.48 07