practicas

PROBLEMAS DE TERMODINAMICA
GASES IDEALES (uso de la ecuación de estado)
PROBLEMA 1.- Un gas ideal ocupa un volumen de 100 cm3 a 20 ºC y a una presión de 100 Pa. Determine el número de moles de gas en el recipiente.

1. Datos


3. Ecuaciones y/o Fórmulas

P V = n R T




2. Gráfica



4. Cálculos



Rpta: n = 4.11x10-6 moles Rpta: n = 4.11x10-6 moles5. Resultados e Interpretación
Se puede resolver con 2 tipos de constante R, mismas que se usarán de acuerdo con las unidades. Aquí tenemos 4.11x10-6 moles del gas ideal, es una cantidad pequeñísima para la décima parte del litro.


PROBLEMA 2.- Se mantiene un gas ideal en un recipiente a volumen constante. Inicialmente su temperatura es 10ºC y su presión es 2.5 atmosferas. ¿Cuál serála presión cuando la temperatura sea de 80ºC?

1. Datos

3. Ecuaciones y/o Fórmulas
P V = n R T

2. Gráfica






4. Cálculos

Rpta


5. Resultados e Interpretación
El Volumen y los moles son constantes, tampoco ya no se usa la constante R, solo varían la Presión y la Temperatura, entonces es un recipiente cerrado, donde P2 = 3.118 atm, aumenta respecto aP1.


PROBLEMA 3.- Un cilindro con un émbolo móvil contiene un gas a una temperatura de 127ºC, una presión de 30 kPa y un volumen de 4 m3. ¿Cuál será su temperatura final si el gas se comprime a 2.5 m3 la presión aumenta a 90 kPa?.

1. Datos

3. Ecuaciones y/o Fórmulas


2. Gráfica



4. Cálculos

Rpta: 477.13 ºC
5. Resultados e Interpretación
Como hay compresión, lapresión aumenta, entonces la friccion y rozamiento interno de las moléculas del gas será mayor por la tanto habrá incremento de la temperatura, en este caso la T final es de 477.13 ºC.
PROBLEMA 4.- Se encuentra contenido un gas en una vasija de 8 litros, a una temperatura de e20ºC y a una presión de 9 atmosferas: (a) Determine el número de moles en la vasija. (b) ¿Cuántas moléculas hay en lavasija?

1. Datos

Número de Avogadro.
3. Ecuaciones y/o Fórmulas
Número de Moléculas = n x NA
2. Gráfica




4. Cálculos

Rpta: 1.81x1024 moléculas


5. Resultados e Interpretación
Desarrollando el producto de moles con el número de moléculas, se obtiene el número de moléculas en la vasija.

PROBLEMAS CON USO DE LA TABLA DE PROPIEDADES DE VAPORPROBLEMA 4.- Un tanque de almacenamiento contiene 50 Kg. de agua líquida a 90 ºC, se desea determinar la presión en el tanque y el volumen de este.


1. Datos
m agua líquida = 50 Kg
Tagua líquida = 90 ºC
PTk = ¿?
VTk = ¿?


3. Ecuaciones y/o Fórmulas

a. A 90 ºC está saturada (ir a tablas de T)
b. Ptk = P Saturación = 70.14 kPa (de tablas)
c. 1 bar = 100 kPa (de equivalencias)d. vf = 0.0010360 m3/kg (de tablas )
e. Volumen total del Tanque ( Tk )

V = v * m

2. Gráfica

4. Cálculos

V = 0.0010360 m3/kg * 50 Kg = 0.0518 m3

Rpta:

V = 0,0518 m3 ; Psat = 70.14 kPa




5. Resultados e Interpretación
Como podemos apreciar, utilizamos las tablas de Líquido saturado para el agua, dado que a 90 ºC hay saturación de gotas de vapor en el agua peroaún no ebulle, de la tabla a partir de la T obtenemos la Presión y de la misma se obtiene el volumen específico del líquido saturado vf. Por lo tanto los resultados finales son Volumen del tanque es 51.8 litros o 5.18 x 10-2 m3 y la Presión de 70.14 kPa ó 0.7014 bar.


PROBLEMA 5.- Un cilindro contiene 0.5 m3 de vapor de agua a 3 bar, determine la temperatura de vapor y la masa de vapordentro del cilindro.


1. Datos
Agua:
m vapor = ¿?
Tvapor = ¿?
Pvapor = 3 bar
Vvapor = 0.5 m3

3. Ecuaciones y/o Fórmulas

a. A 3 bar (ir a tablas de P)
b. Ttk = T Saturación = 133.6 ºC (de tablas)
c. vg = 0.6058 m3/kg (de tablas )
d. Volumen total del Tanque ( Tk )

V = v * m m = V / v


2. Gráfica

4. Cálculos

m = 0.5 m3 / (0.6058 m3/kg) = 0.8 kg

Rpta: m =...