Solucionario de fisicoquimica gases

PARTE I-A
GASES_

PROBLEMA 1 .-Una reciente comunicación con los habitantes de Neptuno se ha establecido que ellos tienen una escala de temperaturas del tipo Celsius, pero basada en el punto de fusión (0°N) y el punto de ebullición (100 °N) de la sustancia más común el hidrógeno. Posteriores comunicaciones han revelado que los neptunianos conocen acerca del comportamiento del gasideal y ellos han encontrado en el límite de la presión cero, que los valores [pic] a 0°N y 40.0 (atm*l) a 100°N.
¿Cuál es el valor del cero absoluto para la escala de temperatura Neptuniana?

SOLUCION.-

La ecuación de estado [pic] se toma cierta cantidad de H2: n = ctte
Sabemos que para el estado 1:[pic] (1)
Y para el estado 2: [pic] (2) comon = constante entonces (1) = (2)
[pic] (()
Donde según el problema [pic]
Ahora para las temperaturas:
T1= 0°N+(°Abs)
T2=100°N+(°Abs)
Todo lo anterior en (():
[pic]
[pic]
Por tanto la escala absoluta: [pic] __________________________resp

PROBLEMA 2. – En un pistón se encuentra gas etileno a 5 atm depresión y su temperatura crítica, ¿Cuál deberá ser la presión sobre el gas para reducir su volumen a un quinto del volumen inicial? (a temperatura constante) . Para el cálculo considere el factor de compresibilidad (Pc= 50 atm), ¿Qué porcentaje de diferencia existe con el calculado mediante consideraciones de gas ideal?.

SOLUCION:

Datos: estado inicial:estado final
P1=50 atm T2=Tc
T1= Tc ( compresión isotérmica ( [pic]
V1= V0

Además de Pc =50 atm.
Para el estado inicial: [pic] ( [pic] (1)
Para el estado Final: [pic]( [pic] (2)
Como T1=T2=Tc ( (1) = (2) entonces : [pic] (3)
Ahora por condición del problema: sí V1 = Vo entonces V2= (1/5)Vo ( reemplazando en (3):
[pic] (4)
ahora para hallar Z1:
[pic] ( [pic] ( [pic]
Tanto para el estado inicial como final la Tr =1 (ya que el gas se encuentra atemperatura constante T1 = T2 = Tc)
Por tanto para Z1: con Tr = 1 ( Pr1 =0.1 del gráfico generalizado se lee: Z1=0.965

Reemplazando valores en (4) y además simplificando:
[pic] ( [pic] (5)
Como se podrá observar en (5) sabemos que Z2 depende de P2 entonces se tendrán que realizar unaserie de iteraciones.
Para punto de inicio se hallará P2 mediante gas ideal:
[pic]Expansión isotérmica P1*V1= P2*V2
[pic] ( P2 = 25 atm.
Ahora para comenzar la iteración:
P2=25 atm ( Pr2= 25 /50 ( Pr2=0.5
Con Pr2=0.5 ( Tr = 1 del gráfico generalizado de Z: Z2=0.78
Reemplazando P2=25 atm y Z2=0.78 en (5): setiene
[pic] ( 25.906 atm ( 32.05 atm
como ambos valores no son iguales darse otro valor de P2
P2=20 atm ( Pr2=20/50 ( Pr2=0.4
Con Pr2=0.4 y Tr = 1 en el gráfico: Z2=0.82
Reemplazando P2=20 atm. Y Z2=0.82 en (5): queda 25.906atm ( 24.39 atm
Según esta última iteración ya nosaproximamos al resultado, se deberá realizar mas iteraciones hasta que se llegue a la igualdad
Luego de varias iteraciones se halla que P2=20.98 atm
Entonces Pr2=0.4196 y Tr=1 en el gráfico: Z2=0.81
Reemplazando P2=20.98 atm y Z2=0.81 en (5): queda 25.906 ( 25.901
Se cumple por tanto:
P2=20.98 atm _____________________________resp
Ahora calculando el error: Error...