GASES, GASES REALES Y LEY DE LA DISTRIBUCIÓN BAROMETRICA 1. En un recipiente rigido se introducen nitrógeno nitrógeno y oxigeno en la proporción estequiometrica (2; 3 en moles), se eleva la temperatura y se mide la presión inicial, resultando ser de 800mmHg, se deja que se lleve a cabo la reacción con un catalizador adecuado: N2 + 3/2 O 2 N2O3 Sin embargo la reacción no se completa al 100% luego de alcanzarse el equilibrio, la presión final es de 392mmHg. Calculese la composición finalde la mezcla gaseosa. La temperatura permanece constante. ↔
2. Se requieren 100m 3/h de aire medidos a 25ºC y 600mmHgcon una humedad relativa del 80%, para climatizar un edificio de oficinas que se acondiciona a partir del aire atmosférico (495mmHg) con humedad relativa del 50% y temperatura de 15ºC, mezclándose con otra corriente de aire completamente saturado de vapor de agua a 40ºC y 500mmHg de presión. ¿Qué volúmenes por hora de estas dos corrientes de aire se debe mezclar para conseguir el aire deseado? Presiones de saturación de agua a 15ºC, 25ºC y 40ºC, son 12,788mmHg;23,756mmHg y 55,324 mmHg respectivamente
3. Calcule la temperatura de 15 moles de propano que ocupan 2,022 litros a 1231,92bar de presión. Para el calculo considere a) las ecuación de estado de gas ideal y de van der Waals; b) el diagrama de compresibilidad generalizado. Tc=369,83K; Pc=42,48bar; a=9,39dm6bar/mol2; b=0,0905dm3/mol T
n
15 mol
V
2, 022 L
P
1231, 92 bar *
Tc
PV
1 bar
Tr
z
P
L
T
T
369,83* Tr
T
369,83*3
T
1109,5 K
T
369,83
2001, 5
42, 48
T c
T
mol
1231, 92
P C
z * T
1215, 7 atm
z * 0, 082 * T
2001, 5
760 mmHg
zRT
1215, 7 atm * 0,135
P r
1 atm
42, 48 bar
z* T
*
369,83 K
Pc
750 mmHg
29
369,83* T r
z
5, 41
T r
2001, 5
2001, 5 1, 8 1111, 9
Tr 1 3
zcalculado
z grafi cos
5, 41
3, 2
1, 8
1, 8
200ml 1atm
100ml 1.5atm
2atm
4. Una mezcla de metano y nitrógeno que ocupa a , se mezclan con de oxigeno a , la mezcla se somete a combustión, los productos se hacen pasar por un agente secante, el gas seco mide a de presión, si todas las medidas se efectuaron a la misma temperatura. Calcule la composición de la mezcla original.
480ml
Solución: Datos:
X=CH4 Y=N2 100 ml 1.5 atm
% ;% =?
CO2=V O2=W N2=y 480 ml 1atm
O2=a 200ml 2atm
+
=
-
Calculo del número de moles iniciales de metano y nitrógeno:
-
Calculo del número de moles de oxigeno existente inicialmente:
-
Calculo del número de moles existentes al final después de la reacción:
= ⟶ = = 1.5 ∙100 = 150 ∙ 1 = ∙ ⟶ = = 2 ∙200 = 400 ∙
= ⟶ = = 1 ∙480 = 480 ∙ 2 2 ⟶ 2 ∙ 11 = ⟹ = 3 ∙ 12 = ⟹ 2= 4 = =2 =⟶ = 400 ∙ = 400 ∙2 5 400 ∙ 2= 480 ∙ = 80 ∙ 6
-
En la reacción se tiene:
-
Calculo de la cantidad de
generado por la reacción:
-
Calculo de la cantidad de
consumidos por la reacción:
-
Balance de oxigeno:
-
Reemplazando ecuaciones (3), (4) y (5) en (2):
-
Resolviendo ecuaciones (1) y (6) se tiene:
-
= 35 ∙ ∧ = 115 ∙ % = ∙100 %⟶ % = ∙∙ ∙ ∙100 %⟶ {%%=% =% % =23.33 % ∧ % =76.67 %
Calculo de la composición:
5. Un volumen de 20ml de cloro medidos a 15420KPa y 206,78ºC, se comprimen hasta 42405KPa y 1187,2ºC, empleando el diagrama de compresibilidad generalizado, además calcule el volumen final T c=417,2K y Pc=7,71MPa
10.0 km1 atm mmHg
6. Calcule la presión del aire a una altura de en , suponiendo que a nivel del mar la presión es exactamente de y la temperatura de . Para el cálculo considere que la aceleración de la gravedad disminuye en por cada kilometro de altura y la temperatura disminuye en por cada de altura.
20 ℃
0.0.6601℃m/s 100 m
Solución: Datos:
=1=20℃=293 ° = =9.0.6861℃/ 100 0. 0 1 / = =01000
=10.0 =10000 = ∙− −+ ∙ ⟶ ⟹
Calculo de la presión a una altura
:
La ecuación diferencial de la distribución barométrica ya integrada se tiene:
Debido a la falta de espacio solo se reemplazará valores numéricos sin unidades:
. ∙..∙.∙ ..∙ ..∙∙. . ∙−+ − ∙ =1∙
=0.269
7. Con el objeto de medir la altura de una montaña, se mide la presión atmosférica y la temperatura en la base de esta, las medidas son y . Mientras que en la cima de la montaña las medidas indican y . Determine la altura de la montaña. Suponga que la temperatura varía linealmente.
640 mmHg605 mmHg11 ℃ 3℃
Solución:
Datos: Condición inicial
=640 =284 =11°℃
Condición final
=605 =276° =3 ℃
Como se observa en el problema se tiene la temperatura variable: La ecuación integrada se tiene
=
Para la temperatura variable se tiene:
= = = ∗ − ∙ = ∙− − ∙ ⟶ℎ =0 ⟹ = ∙− ( ) = ⟶ ⟹
Reemplazando en ecuación
:
∗
°∙ ∙284 ° 276 °∙ 8. 3 14 = 28.96∙10− ∙9.81 ∙ °° =460.8 8. Calcule el factor de compresibilidad del etano a 974bar y 427,4K considerando la ecuación de Van der Waals y compárelo con el leído en el diagrama de compresibilidad. ¿Qué porcentaje de diferencia con respecto al leidoen la carta existe entre ambos valores? P c=48,72bar; Tc=305,32K; 5,580bar (dm3/mol)2; b=0,0651dm3/mol. P 914 bar * T Tc
750 mmHg 1 bar
*
1 atm
760 mmHg
961,18 atm
427,4 K
305,32 K
T r
427,4
305,32
1, 4 z 1,82
Pc
(P
48, 72 bar
a V (molar) 2
P r
48,72
19,99
)(V(molar) b) RT 5,5
(961,18 atm
974
atm * L2
mol 2 )* (V(molar) 0, 0651 L ) 0, 082*427,4K V 2 (molar) mol
V(molar) 0,085
L
mol PV (molar ) zRT PV (molar) RT
z z 2,33
E 2,33 1,82 0,58 E
0,53 2,33
*100% 22,8%
