10INGENIERIA QUIMICA Y METALURGICA FISICOQUIMICA I Resolver los siguientes problemas: 1. Indique, justificando, cuáles de las propiedades siguientes son intensivas y cuáles son extensivas: PROPIEDADES INTENCIVAS: En el caso de las propiedades intensivas, estas no dependen de la cantidad de materia en una sustancia o cuerpo. Permite las sustancias, este no depende de la cantidad de sustancias o del tamaño de la cantidad de sustancias del tamaño de un cuerpo, por lo que el valor permanece inalterable al sub-dividir el sistema inicial en varias sub-sistemas. PROPIEDADES EXTENCIVAS: Son aquellas que si dependen de la cantidad de materia en una sustancia. Por ejemplo cuando hablamos del volumen de un cuerpo veremos que este varía dependiendo si tiene más o menos masa a) b) c) d) e) f) g) h) concentración (kg mol/cm3) propiedad intensiva flujo (mol/h) propiedad extensiva velocidad (kg./seg) propiedad extensiva volumen específico (pie3/lbm) Propiedad extensiva entalpía específica (J/kg.) Propiedad intensiva elevación (m) propiedad extensiva fracción molar (mol/mol) Propiedad intensiva velocidad de transferencia de calor (kcal/hr) propiedad extensiva FISICOQUIMICA I 2. Los pedazos de desechos de polietileno, que tienen la fórmula química (C2H4)n, y que suelen ser bolsas, tubos de plástico, botellas y envases de comida, se trituran y se queman totalmente con una cantidad estequiometria de aire (ver figura). De esta forma, la ecuación que representa esta reacción, haciendo n = 1 (sin pérdida de generalidad), es C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O 0016 m3 =1. digamos a P = 103 000 Pa y 25°C.321 21% X= 0.067 mol)(8.321 0.6 Lt (b) ¿Qué volumen de gas de chimenea (gas de salida) a 227°C y 0.214 100% 0. se necesita para quemar 3 kg de desechos? P=103000 Pa T =25 ° C T =C+273 ° K T =25+273 ° K T =298 ° K C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O 3 N= 28 =0.107 0.214 0.314 V= V =0.9 atm sale del quemador por cada 3 kg de desechos quemados? SOLUCION: P=0.067 PV =nRT V= nRT P Pa∗m3 )(298 ° k) mol ° k 103000 Pa (0.107mol 0.9 atm T =227 ° C T =227+273 ° K =500 ° K C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O PV =nRT V= nRT P .(a) ¿Qué volumen de aire que entre un poco por arriba de la presión atmosférica. (1) = P∗V 1 R *( V2 = 4V1 V1 .atm∗L )(500 ° k ) mol ° k 0.9 atm ( 0. Dos recipientes de vidrio están unidos por un tubo de volumen despreciable.497< ¿ 3.428mol )(0.082 V= V =19. mientras el grande se calienta hasta 50ºC? Solución: . ¿A qué presión se encontraría el aire si el recipiente pequeño se mantiene a 0ºC. Uno de ellos tiene un volumen cuatro veces mayor que el otro. En el interior de ambos recipientes hay aire que puede considerarse como un gas ideal a una presión de 1000 torr y una temperatura de 0ºC.=RTn Donde T1= 0°C =273K P1*V1=R*T1*n1 - Para el recipiente grande Donde T2= 50°C =323K P2*V2=R*T2*n2 La presión es la misma porque están conectados por un tubo P=P1=P2 V2=4V1 Hallamos el número de moles totales P∗V 1 R∗T 1 nt= n1 + n2 = 1 T1 + 4 T2 ) + P∗4 V 1 R∗T 2 ……….Para el recipiente pequeño . V=nRT 1. *n= w PM n=28. Deseamos vender oxígeno en pequeños cilindros (0.5 ft 3) con un contenido de 1. dé su respuesta en pascales. El fabricante de los cilindros estará en Singapur.0 lb de oxígeno puro.8 T=322. P.- Para ambos recipientes P0∗V 0 n= R∗T 0 P0 =1000 torr P0∗5 V 1 R∗T 0 = ……….03K . (2) V0 = 5V1 Igualamos (1) y (2) P0∗5 V 1 R∗T 0 = P0 P∗V 1 R 1 *( T 1 1 4 T2 P= 5* T 0 *( T 1 P=5 * 1000 torr 273 K + 1 *( 273 K + 4 T2 ) )-1 + 4 323 K )-1 P= 1141.03 1.59 gr n= 32 gr . calcule la presión para la que deben diseñarse.35 *T=120°F Aire =n mol 453. por favor. mol T= 120 ° F−32 +273.3 torr 4. Si los cilindros pueden estar expuestos a una temperatura máxima de 120°F. por lo que. suponiendo una ley de comportamiento de gas ideal. 03 K mol∗K 3 0.35 mol∗8.855Pa .*Convirtiendo pie P= 3 1 → 0.014158425 m3 3 [ 3 ] Pa∗m ∗322.01415842 m 28.314472 P.V=nRT P= 5361287.5 → V V=0.014158425m 0. 94 M HALLANDO LA PRESION: PV =nRT P= nRT V atm L )(273 ° k ) mol ° k 11 L (1.997 .002 Gas Salida gr 3 cm De M (g/mol) W (g) n (mol) Ne 20 20 0.497 1.497∗20 ) +(0.99 H2 2 2 1.99 =0.50∗2) M ´ =9. y también la presión SOLUCION: V =11 L W =20 gr D=0. La densidad del gas se encuentra que es 0.99 1 =0.99 mol)(0.99 : Y1=0. Un matraz de 11 litros contiene 20 g de neón y un peso desconocido de hidrógeno.0 n total 1.082 P= P=4.99 PESO MOLECULAR PROMEDIO: ´ =∑ yi∗Mi M ´ =( 0.002 g/cm3 a 0°C.94 +1 M ´ =10.05 atm Y1 0.5. Calcular el peso molecular medio y el número de gramos de hidrógeno presentes.50 1. El gas acetileno se obtiene tratando el carburo de calcio con agua. 7. Determinar. 1pie3 equivale a 1 libra de gas por eso se menciona libras por pie cubico Por lo tanto utilizando la regla de tres simple obtendremos: Si en 1 hora se quema 2 pies cívicos de gas de acetileno (quiere decir que tenemos 2 libras de acetileno) entonces teniendo 1 libra de carburo de calcio obtendremos una libra de acetileno eso quiere decir que si en una hora se quema 2 libras de acetileno entonces una libra se quemara en tan solo 30 minutos. ¿cuál es ese factor? La temperatura se asume invariable debido a la rapidez del fenómeno. Masa del vapor: 36 g. A nivel del mar y a 350 K se infla un globo con vapor de agua. según la siguiente reacción: CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca (OH)2 Se pueden conseguir con una libra de carburo en una lámpara de acetileno que quema 2 pies3 de gas por hora. P= 1 atm T=350K r m= 36 gr m n= PM = 36 gr 18 gr /mol =2 mol PM (H2O)= 18 gr /mol r=2m 4 3 V= π r 3 - Calculamos el volumen del globo (radio) .6. Diámetro máximo del globo: 4m. Se produce el ascenso del globo hasta una altura en que explota debido a algún fenómeno físico. 314472 [ mol∗K ¿ 2061. La temperatura de una habitación en una mañana de invierno es de 10ºC. Después de encender la estufa su temperatura se eleva hasta 20ºC.202mol=n w n= PM PM=29 29*n=W 29*2061.314472 [ mol∗K ¿ 3 *283K 3 Pa∗m 97*1000Pa*50m =n*8. ¿Cuánto habrá variado la masa de aire en esa habitación? Trabajando con 10°C P. Si el volumen de la habitación es de 50 m 3 y la presión en ella es de 97 kPa.V= T=10°+273K=283K Pa∗m3 97KPa*50m =n*8.08*10-4atm Respuesta: cuando la presión disminuye se da que el globo llega a explotar.1 m3 =1131*105 cm3 Calculamos la presión PV=RTn RTn P= V = 82. 8.77kg *283K *283K nRT .314472 [ mol∗K ¿ 3 Pa∗¿ 485000Pa=n*8.202mol=W1 W1=59.4 3 V = π (2 m) 3 - = 113.06 c m3∗atm ∗350 K∗2 mol mol∗K 5 3 1131∗10 c m P=5. 14 1990.7 * 10-4 K-1) V =50 L P=1 atm .77kg-57.314472 [ mol∗K ¿ 3 Pa∗¿ 485000Pa=n*8. Trabajando con 20°C P. con un nivel equivalente al borde superior del cilindro.314472 [ mol∗K ¿ *23K *293K 485000=n*2436. ( = 1.734Kg Sacando la diferencia de Masa (W) ∆W=59.314472 [ mol∗K ¿ 3 *293K Pa∗m3 97*1000Pa*50m =n*8. En estación de verano la temperatura se incrementa entre la mañana y la tarde en 10ºC.85mol =W1 W2=57.734Kg ∆W =2.036Kg 9. En un cilindro metálico (material poco susceptible a la dilatación) se tiene 50 l de agua.V=nRT T=20°+273K=293K 3 Pa∗m 97KPa*50m =n*8. se desea saber si se pierde líquido o no. a la presión atmosférica y a temperatura ambiente.85mol=n w n= PM PM=29 29*n=W 29*1990. y en ambos casos justifique cuantitativamente su respuesta. 7∗10 K ∝= 1 dv V dt ( ) −1 P PV =nRT V= nRT P ( dvdt ) =∝50 P dv =8. Deducir la ecuación de estado para un fluido cuyos coeficientes térmicos están dados por: 1 b 1 T V y 1 b 1 P V 1 b 1 T V y 1 b 1 P V Coeficiente de expansión térmica α= 1 ∂Y V ∂T ( ) Coeficiente de comprobavilidad isotermica P .5∗10−3 (35−25) V −50=0.085 V =50.085 10.5∗10−3 dt V H2O 35 ∫ dV =∫ 8.5∗10−3 dT 50 25 ( V −50 ) =8.T =25 ° C=298 ° K −4 ∝=1. K= Si despreciamos la variación de α 1 ∂V V ∂P ( ) T y la presion ( ∂∂ PT ) ( ∂V∂T ) ( ∂∂ VP ) = -1 1 V ∂P −1 = = ∂T V ∂T ∂V 1 ∂V P ∂ P T V ( ∂V∂T ) ( ∂∂VP ) V P Despejando: ( ) ( )( ) P K Entonces queda: α = ( ∂V ) ∂P K T K ∂ P=α ∂T . INTEGRANTES 1 2 3 4 CONDOR MORALES. Eduardo ESQUIVEL SIFUENTES. Doris TANG ANCIETA. LI NIETO HUARAC. BETSAVELL .