Termodinamica

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Serie 1: Termodin´mica a
Luis Mej´ Mazariegos. Facultad de Qu´ ıa ımica, UNAM. Febrero, 2012
1. Calcular la presi´n del gas, que pasa por un o tubo, usando un man´metro de mercurio con o una extremidad abierta a la atm´sfera, como o se muestra en la figura. La presi´n atmosf´rica o e se determin´ con un bar´metro, cuya lectura de o o la altura es de 76 cm y la densidad del mercurio es 13.6 g/cm3. Usar g=9.81 m/s2 . nectado a ´l, uno de los extremos del man´mee o tro esta abierto, como se muestra en la figura. El tanque est´ a una altitud donde la presi´n a o atmosf´rica es 90 kPa. Tomar los datos mose trados en la figura y asumir que las densidades de agua, aceite y mercurio son 1.0 g/cm3 , 0.850 g/cm3 y 13.6 g/cm3 , respectivamente.

2. Se uso un man´metro en forma de U para deoterminar la presi´n de vapor de agua que fluye a o trav´s de una tuber´ como se muestra en la fie ıa, gura. Durante la medici´n de la presi´n un poco o o de vapor se condensa en el tubo del man´metro o con una altura de 2 cm (AB), mientras que el mercurio se elev´ 10 cm (CD) en la extremio dad abierta. Determinar la presi´n de vapor de o agua que fluye a trav´s de la tuber´ si la pree ıa, si´n barom´trica(atmosf´rica) es de 100 kPa o e e y la densidad del mercurio y del agua son 13.6 g/cm3 y 1.0 g/cm3 , respectivamente.

4. Un tanque de acero contiene di´xido de caro bono a 26◦ C y presi´n de 10 atm. Calcular la o presi´n del gas en el interior del tanque si el o mismo se calienta a 80◦ C. Asuma comportamiento ideal del gas. 5. Cierta masa de un gas ideal ocupa un recipiente de 20.0 litros a unapresi´n desconocida. Se lleo na con una parte del mismo gas otro recipiente de 4.0 litros a la presi´n de 1.0 atm a la miso ma temperatura. Si la presi´n del recipiente es o ahora 2.0 atm, ¿cu´l es la presi´n inicial? a o 6. Un gas ideal tiene una densidad de 1.429 g/l a 25◦ C y 1.0 atm. Calcular su densidad a 30◦ C y 750 mmHg. 7. Se aumenta, isob´ricamente, la temperatura de a un gas ideal desde30◦ C hasta 82◦ C, ¿en cuanto habra cambiado su volumen? 8. Una mezcla de tres gases ideales se encuentra a 3450 kPa de presi´n y se compone de 20.0 grao mos de O2 , 30.0 gramos de CO y 40.0 gramos o de CO2 . (a) Encuentre la presi´n parcial del CO2 , (b) la masa molar promedio de la mezcla 1

3. Determinar la presi´n del aire en un tanque, o con ayuda de un man´metro multiflu´ o ıdico co-

y(c) si la temperatura de la mezcla es de 25◦ C, ¿cu´l es la densidad de la mezcla? a 9. La ecuaci´n para la descomposici´n metab´lio o o ca de la glucosa es igual a su combusti´n en el o aire: C6 H12 O6(g) + O2(g) −→ CO2(g) + H2 O(g) Calcule el volumen de CO2 que se produce a 37◦ C y 1 atm de presi´n cuando se consumen o 5.60 g de glucosa en la combusti´n. Suponga o que el CO2 (g) se comportaidealmente. 10. La densidad, a 20◦ C, de una mezcla de nitr´geno, N2 , y mon´xido de nitr´geno, NO, o o o es de 7.425×10−3 g/cm3 . Calcular las presiones parciales de ambos componentes en dicha mezcla, si la presi´n total es de 5.0×105 Pa. o 11. Un reactor contiene ox´ ıgeno, O2 , a una temperatura dada y 1.013 atm. Se hace pasar a trav´s e del mismo una radiaci´n UV de 240 nm con lo o que se produceozono, O3 . Si despu´s del paso e de la radiaci´n la presi´n resulta ser de 0.961 o o atm, a la misma temperatura, ¿cu´l es la fraca ci´n molar y los gramos del ozono que se foro ma? Considere que ambos gases se comportan idealmente. 12. Teniendo en cuenta que dV es una diferencial exacta y recordando las definiciones de α y κ probar que ∂α ∂P
T

13. Utilice la regla c´ ıclica para corroborarque dP =

∂P ∂V T

∂V ∂T

P

∂T ∂P V

= −1

1 α dT − dV κ Vκ

14. La compresibilidad isot´rmica del plomo a 293 e K es 2.21×10−6 atm−1 . Calcule la presi´n que o ha de aplicarse para incrementar la densidad en 0.08 %. 15. Calcular el volumen ocupado por 1.00 mol de metano, CH4 , a 250◦ C y 1.00 atm si dicho gas se comporta de acuerdo a la ecuaci´n de estado o de Van der Waals. Datos...
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