Sustancias puras

1
1.1

Unidad 2. Sustancias puras
Gas ideal
P v = A(1 +

Desarrollo del virial

B C + 2 + :::) v v para gases diluídos, es decir, v ! 1 P V = nRT donde R = 8:31 J=mol K es la constante universal de los gases. (Gas ideal)

Tarea 3. 1. Se mantiene un gas ideal en un recipiente a volumen constante. Inicialmente, su temperatura es 10 C y su presión es 2:5 atm. ¿Cuál será la presión cuandola temperatura sea de 80 C? 2. Un cilindro con un émbolo móvil contiene un gas a una temperatura de 127 C, una presión de 30 kP a y un volumen de 4 m3 . (a) ¿Cuál será su temperatura …nal si el gas se comprime a 2:5 m3 y la presión aumenta a 90 kP a? 3. Se encuentra contenido un gas en una vasija de 8 L, a una temperatura de 20 C y a una presión de 9 atm. (a) Determine el número de moles en lavasija (b) ¿Cuántas moléculas hay en la vasija? 4. Se encuentra con…nado un gas en un tanque a una presión de 10 atm y a una temperatura de 15 C. Si se saca la mitad del gas y se aumenta la temperatura a 65 C. ¿Cuál es la nueva presión en el tanque? 5. Se calienta un gas de 27 C a 127 C mientras se mantiene a presión constante en un recipiente cuyo volumen aumenta. ¿En qué factor cambia el volumen?6. Un cilindro con un volumen de 12 litros contiene un gas de helio a una presión de 136 atm. ¿Cuántos globos se pueden llenar con este cilindro a presión atmosférica si el volumen de cada globo es de 1 litro? 7. Un tanque con un volumen de 0:1 m3 contiene gas de helio a una presión de 150 atm. ¿Cuántos globos se pueden in‡ si cada globo lleno es una ar esfera de 30 cm de diámetro y a una presiónabsoluta de 1:2 atm? 8. Un mol de gas oxígeno está a una presión de 6 atm y a una temperatura de 27 C. 1

(a) Si el gas se calienta a volumen constante hasta que la presión se triplica, ¿cuál es la temperatura …nal? (b) Si el gas se calienta de tal manera que tanto la presión como el volumen se duplican, ¿cuál es la temperatura …nal? 9. Se in‡ la llanta de un automóvil con aire inicialmente a 10C y a presión a atmosférica normal. Durante el proceso, el aire se comprime a 28% de su volumen inicial y su temperatura aumenta a 40 C. ¿Cuál es la presión del aire? Después de manejar el automóvil a altas velocidades, la temperatura del aire de las ruedas aumenta a 85 C y el volumen interior de la rueda aumenta 2%. ¿Cuál es la nueva presión en la rueda? Exprese su respuesta en P a (absoluta) yen Ib=in2 (manométrica). (1 atm = 14:70 Ib=in2 ) 10. Un globo poroso tiene un volumen de 2 m3 a una temperatura de 10 C y a una presión de 1:1 atm: Cuando se calienta a 150 C el volumen se expande a 2:3 m3 y se observa que se escapa el 5% del gas. (a) ¿Cuánto gas había en el globo a 10 C? (b) ¿Cuál es la presión en el globo a 150 C? 11. En los sistemas modernos de vacío, se han logrado presionestan bajas como 10:11 mmHg. Calcule el número de moléculas en un recipiente de 1 m3 a esta presión si la temperatura es de 27 C. (1 atm = 760mmHg) 12. La rueda de una bicicleta se llena con aire a una presión manométrica de 550 kP a (80 Ib=in2 ) a 20 C. ¿Cuál es la presión manométrica en la rueda después de manejarla en un día soleado cuando la temperatura del aire es de 40 C? (Suponga que elvolumen no cambia y recuerde que la presión manométrica signi…ca la presión absoluta en la rueda menos la presión atmosférica. Además, suponga que la presión atmosférica permanece constante e igual a 101 kP a.) 13. Demuestre que un mol de cualquier gas a presión atmosférica (1:01 105 N=m2 ) y a temperatura estándar (273K) ocupa un volumen de 22:4 L. 14. Una campana de buzo cilíndrica de 3 m de diámetroy 4 m de altura con el fondo abierto se sumerge a una profundidad de 220 m en el océano. La temperatura en la super…cie es de 25 C y en el fondo, a los 220 m, es de 5 C: La densidad del agua de mar es de 1025 kglm3 . ¿Cuánto subirá el nivel del agua adentro de la campana cuando se sumerge? 15. Una campana de buzo en forma de cilindro con una altura de 2:50 m está cerrada en la parte superior y...