Mecanica de fluidos Solucionario de ejercicios del libro

FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Autor:

Hanníbal Brito Moína
Colaborador:
Beatriz Moreno Montes
RIOBAMBA *** ECUADOR
2008

1

ASPECTOS INTRODUCTORIOS
En la ingeniería química o de procesos es necesario conocer todos los fenómenos que ocurren
en las transformaciones físicas, químicas o biológicas para generar bienes que demanda la
sociedad para su satisfacción personal, paraesto es necesario realizar cálculos para diseñar
sistemas de procesamiento de materias primas, mediante la ayuda de ciertos cálculos
matemáticos, de física, química y otras ciencias básicas muy importantes, con lo cual se
producen productos elaborados de excelente calidad. Uno de los fluidos más importantes para
todo proceso de transformación en la industria es el agua, en el cual se basa elestudio de la
cantidad de movimiento, este texto tratará este estudio especialmente por el interior de tuberías
y a continuación se realizan ejercicios específicamente con la transformación de unidades en
los diferentes sistemas.

1. Determinar la densidad de 100 g de una solución que se disuelven en 500 ml de agua
destilada?
m 100

 0,2 g / ml
V 500
g 1000ml 1000 L 1Kg
  0,2 *
*
*
 200 Kg / m3
ml1L
1m3 1000 g



2. Un gas ocupa un volumen de 895 ml, a una presión de 3 at y a una temperatura de 120 C,
calcular el volumen que ocupa este mismo gas a 2 at de presión y una temperatura de 0 C?

V1P1 V2 P2

T1
T2
V2 

V1P1T2 895 * 3 * 273

 932,58ml
P2T1
2 * 393

V2  932,58ml *

1L
1m3
*
 9,33E  4m3
1000ml 1000 L

3. Para el ejercicio anterior determinar el número total de moléculas?
PV nRT
n

PV
2 * 0,933

 0,0833moles
RT 0,082 * 273

0,0833n *

6,023E 23moléculas
 5,02 E 22moléculas
1n

4. En un balón de 0,5 L, 0,894 g de un gas ocupa un volumen de 500 ml y ejerce una presión
de 750 mmHg, determinar el peso molecular del gas?

2

PV  nRT 

g
RT
M

gRT 0,894 * 0,082 * 273

 40,6 g / g  mol
PV
0,986 * 0,5

M 

5. Determinar la energía cinética en J de 0,1 mol de ungas ideal en un recipiente a 45 C?

0,1mol *
Ec 

6,023E 23moléculas
 6,023E 22moléculas
1mol

3 RT 3 8,314 * 318
 *
 6,58E  21J / moléculas
2 No 2 6,023E 23

6,58E  21J *

6,023E 22moléculas
 396,58 J
moléculas

6. El hidrógeno se disocia 33 % a 2000 K y 1 at de presión, establecer la densidad a esa
temperatura?
H2 

HH

1



1



00  1     00  1
d  
   d  1

d
dM M


 M 00  M dd

M
M dd

2
M  2  1,50 g / g  mol
M dd  1,33  1,50 g / g  mol
1,33
PM

1 * 1,50

RT

0,082 * 2000

  PM  1*1,50  0,0092 g / L
  RT  0,082 * 2000  0,0092 g / L
g 1000 L 1Kg
0,0092 g * 1000 L * 1Kg  0,0092 Kg / m3
0,0092 L * 1m33 *1000 g  0,0092 Kg / m 3
L 1m
1000 g

7. Un recipiente de 5 L contiene 4,2 g de N2 y una cantidad desconocida de Ar. La densidad
delgas es de 0,00324g/ml a 0 C. Determinar los g de Ar, su peso molecular medio y la
presión?

g   *V  0,00324 * 5000  16,2 g
g Ar  g  g H 2  16,2  4,2  12
n

g 4,2
12


 0,45mol
M 28 39,95

M

P

g 16,2

 35,97 g / g  mol
n 0,45

0,45 * 0,082 * 273
 2,015at
5

3

g   * V  0,00324 * 5000  16,2 g
g Ar  g  g H 2  16,2  4,2  12
n

g
4,2
12


 0,45mol
M
28 39,95

M 

Pg 16,2

 35,97 g / g  mol
n 0,45
0,45 * 0,082 * 273
 2,015at
5

8. Determinar la densidad de un gas que ejerce una presión de 0,5 at en un recipiente si la
velocidad típica de las moléculas es de 7,2E4 cm/s?


3RT
;
M

c


3P

c




P

si







RT
M

3P


c2

3 * 0,5 *1,013E 6
 2,93E  4 g / ml
(7,2 E 4) 2

9. Una mezcla de 0,66 L de N2 y CO2 en la proporción de 2:1 en volumenpasa a través de un
orificio a un recipiente evacuado. Cuál es la composición de la mezcla gaseosa en el
recipiente colector?
_

CCO
_

CN

2 

M N2
M CO2



28
 0,8
44

2

_

CCO
_

CN

2 

N

2

 CO

2



g N2
2 g CO2

 0,8

2

1,28 g CO2  g N 2

10. El líquido A inmiscible en agua se destila por arrastre de vapor dando un destilado que
contiene 28 g de A en cada 100 g de destilado....