Termodinamica

PROBLEMAS DE TERMODINÁMICA

PROBLEMA 1
Se prepara una disolución de gases formada por masas iguales de helio, neón y xenon. Halle las fracciones molares de los tres gases en la disolución. He M1 = 4,026 Ne  M2 = 20,183 Xe  M3 = 131,30

Datos: M (He) = 4,026; M (Ne) = 20,183 M (Xe) = 131,30

La masa de cada gas es 1/3 de la masa total:

m m1  m2  m3  3

m1 m Los moles de losgases son: He  n1   M1 3  M1 m2 m Ne  n2   M 2 3  M 2 Xe  n  m3  m 3 M 3 3 M 3

Los moles totales son:

m m m n  n1  n2  n3    3  M1 3  M 2 3  M 3

Realizando las operacionesresulta:
M1M 2  M1M 3  M 2 M 3 nm M1M 2 M 3

Las fracciones molares son:
M 2M 3 n1 He  x1    0,813 n M1M 2  M1M 3  M 2 M 3 M1M 3 n2 Ne  x2    0,162 n M1M 2  M1M 3  M 2 M 3 n3 M1M 2Xe  x3    0,025 n M1M 2  M1M 3  M 2 M 3

PROBLEMA 2
La disolución anterior de helio, neón y xenón se comporta como un gas ideal y cada uno de los gases también. Se define la presión parcialde un gas ideal en una disolución ideal como aquella que ejercería esa misma cantidad de gas puro ocupando el mismo volumen que la disolución y a la misma temperatura que ella. Determine la presiónparcial de los tres gases anteriores sabiendo que la presión total sobre la disolución es de 101,3 kPa.

Datos: po = 101,3 kPa

Sea V el volumen y T la temperatura. La disolución cumplirá laecuación:
poV  (n1  n2  n3 ) RT  nRT

Los gases puros cumplirán: He  p1V  n1RT Ne  p2V  n2 RT Xe  p3V  n3RT

Dividiendo cada una de estas por la primera:
p1 n1   x1 po n p2 n2   x2 po np3 n3   x3 po n

Datos: po = 101,3 kPa

Como en el problema anterior se calcularon las siguientes fracciones molares:
x1  0,813; x2  0,162; x3  0,025

Las presiones parciales valen:He  p1  x1 po  0,813 101,3  82,4kPa Ne  p2  x2 po  0,162 101,3  16,4kPa Xe  p3  x3 po  0,025 101,3  2,5kPa

Problema 3
• Una balanza de Jolly es un muelle fijo por su extremo...