Aplicacion De Los Fluidos Supercriticos

Problemas resueltos de termoqu´
ımica.

8 de abril de 2011

1.

Variables termodin´micas.
a

1. Calcula el volumen molar en ml/mol del H2 O a 1 atm y 100◦ C si su densidad es ρ = 0,958
gr/cm3 .
Vm = V /P m
ρ−1 = 1,044 cm3 /gr = 1,044 ml/gr
Vm = V /P m = ρ−1 P m = 1,044 · ml/g · 18 g/mol = 18,8 ml/mol
2. calcula la presi´n ejercida por 760 mmHg de densidad ρ = 13.6 g/cm3 .
o
P=
P= ρHg h g = 13,6

F
mg
ρV g
ρAhg
=
=
=
=ρhg
A
A
A
A

g
m
m
kg
cm3
760 mm
9,8
= 101293 Pascales
3
−6 m3
cm 1000 g 10
1000 mm
seg2

3. Calcula la densidad del N2 a 20 ◦ C y 0.967 bar si el gas es ideal.
P V =nRT =
ρ=

mRT
Pm

m
P Pm
0,967 bar 1 atm 28 gr K mol
=
=
= 1,12 g/L = 1,12 10−3 g/cm3
V
RT
1,013 bar mol · 0,082 atm L · 293 K

4. 1.60 moles de NH3 gas ideal amona´ en 1600 cm3 se calientan a 500 K dando una P de
ıco
4.85 mPa. El amoniaco se descompone en H2 y N2 . Calcula el numero de moles, las fracciones
molares de cada componente y sus presiones parciales.
2N H3 (g )
1,60 − 2 x

N2 (g ) + 3 H2 (g )
x
+
3x
P V =nRT

ntot =

PV
= 1,867 moles
RT

En el equilibrio hay
ntot = 1,60 − 2x + x + 3x = 1,867 moles
x = 0,133moles

2

´
CALOR DE REACCION.

2

Para calcular las fracciones molares hay que saber el n´mero de moles de cada componente:
u
χi =

ni
ntot

Hay 1,60 − 20,133 = 1,334 moles de N H3
χN H3 = 1,334/1,867 = 0,715
Hay 0,133 moles de N2
χN2 = 0,133/1,867 = 0,071
Hay 30,133 = 0,399 moles de H2
χH2 = 0,399/1,867 = 0,214
PN H3 = Ptot χN H3 = 4,85 mPascales · 0,715 = 3,467 mPascalesPH2 = Ptot χH2 = 4,85 mPascales · 0,071 = 0,344 mPascales
PN2 = Ptot χN2 = 4,85 mPascales · 0,214 = 1,167 mPascales

2.

Calor de reacci´n.
o

5. Si 50 gramos de cobre pasan de T1 = 80 ◦ C a T2 = 50 ◦ C la transferencia de calor es de:
Q = m Ce ∆T = 50 gramos 0,38

calor´
ıa
(−30) ◦ C = −570 calor´
ıas
gramo ◦ C

El cobre se enfr´ y cede calor a los alrededores.
ıa
6. Un trozode hierro de 465 gramos se saca de un horno y se sumerge en un recipiente aislado con
375 gramos de agua. La temperatura del agua aumenta de 26 ◦ C a 87 ◦ C. Si el calor espec´
ıfico
del hierro es 0,45 J/(gr K) y el del agua 4,18 J/(gr K), calcula la temperatura original del
horno.
Q = m Ce (T2 − T1 )
QFe = −Qagua
QFe = Ce [Fe] mFe (T2 − T1 )
Qagua = Ce [agua] magua (T2 − T1 )

0,45

JJ
· 465 g · (87 − x) ◦ C = −4,18 ◦ 375 g · (87 − 26) ◦ C ⇒ x = 545 ◦ C
◦
gC
gC

2

´
CALOR DE REACCION.

3

7. La combusti´n de 1.010 gr de sacarosa, C12 H22 O11 , en una bomba calorim´trica hace que
o
e
la temperatura se eleve de 24.92 ◦ C a 28.33 ◦ C. La capacidad calor´
ıfica del calor´
ımetro es
de 4,90 kJ/K. (a) ? Cu´l es el calor de combusti´n de la sacarosa, expresado enkJ/mol ? (b)
a
o
Verificar el dato publicitario de los productores del az´car que indica: una cucharadita de az´car
u
u
(aproximadamente 4.8 g) s´lo contiene 19 calorias. Una caloria en nutrici´n son realmente 1000
o
o
calor´
ıas.
C12 H22 O11 (g ) + 12 O2 (g ) → 12 CO2 (g ) + 11 H2 O (g )
Qcalor´
ımetro = C (T2 − T1 ) = 4,9 kJ/K · 3,41 K = 16, 709 kJ
Qreacci´n = −Qcalor´
o
ımetro =−16,709 kJ
Q negativo luego la reacci´n es exot´rmica.
o
e
Qcucharada = 16, 709 kJ

4,8 g 4,18 cal
= 18, 990 kcal
1g
J

8. El calor de neutralizaci´n entre un ´cido fuerte y una base fuerte
o
a
H+ ) + OH− ) −→ H2 O(l)
(aq
(aq
es -56,23 kJ por mol de H+ . Cuando en un calor´
ımetro 0,0250 moles de H+ neutralizan 0,0250
moles de OH− , la temperatura aumenta desde 25, 000◦ C a 25,528◦ C. ¿Cu´l es la capacidad
a
calor´
ıfica del calor´
ımetro?
Al ser:
Q=
donde:

c · ∆T
n◦ moles

q = calor de neutralizaci´n por mol = 56, 23 · 103 Jios
o
∆T = Elevaci´n de temperatura = 25, 528 − 25, 000 = 0, 528
o
c = capacidad calor´fica
ı

El n´mero de moles de H + o OH − es 0,025; sustituyendo y operando:
u
C=

q · n◦ moles
56, 23 · 103 · 0, 025
=
= 2, 66 · 103...