Termodinamica

Problemas de gases ideales

1. Un recipiente cerrado de 10,0 dm³ contiene nitrógeno a 250ºC y a 10³ Pa de presión.
Calcula:
a) El número de moléculas de nitrógeno que contiene el recipiente.
b) La masa de nitrógeno.
c) La densidad del gas en las condiciones de presión y de temperatura indicadas y la densidad en c.n.
Expresa los resultados en el SI.

2.-Un deposito de 16 L contiene 200g de aire (M=29g/mol) a 27°C. ?Cúal es la presión absoluta de esta muestra?
3.- Cúantos kilogramos de nitrógeno gaseoso (M=28g/mol) llenaran un volumen de 2000L a una presión absoluta de 202 kPa y una temperatura de 80°C.
4.- ¿Una masa de oxígeno, cuyo volumen es de 200 litros a la temperatura de 97 oC y presión de 100,8 kPa, a qué temperatura ocupará un volumen de150 litros, a la presión de 103,5 kPa? Rpta: 284,93 K
5.- La presión atmosférica en Marte es de 5,60 mmHg. Exprese esa presión en atm. y pascales.
6.- Una cierta cantidad de gas está contenida en un recipiente de vidrio a 25ºC y 0,80 atm. Si el recipiente puede soportar una presión de hasta 2 atm. ¿Cuánto se puede elevar la temperatura sin que se rompa el recipiente?
7.- Se infla un globo conhelio hasta un volumen de 45 L. a temperatura ambiente (25ºC). Si el globo se enfría a -10ºC, ¿Cuál será el volumen final del mismo? Asuma que la presión no varía.
8.- Se tiene un cilindro de helio de 22 L. a presión de 150 atm. y 31ºC. ¿Cuantos globos se
podrán llenar si cada uno tiene un volumen de 5 L., en un día donde la presión atmosférica es de 755 mmHg. y la temperatura 22ºC?
9.- Elnitrógeno gaseoso de una bolsa de aire de automóvil, con volumen de 65 L. ejerce una presión de 829 mm Hg a 25ºC. ¿Qué cantidad de N2 gaseoso (en mol) se encuentra en la bolsa de aire?
10.- El globo que empleo Jacques Charles en su vuelo histórico de 1783 se lleno
aproximadamente con 1300 mol de H2.Si la temperatura del gas era 23ºC y su presión 750 mm Hg ¿Qué volumen tenía el globo?
11.- Unamuestra de 0.105 g de un compuesto gaseoso ejerce una presión de 561 mm Hg en un volumen de 125 ml. A 23º C. ¿Cual es su masa molar?
12.- ¿Cuál será el volumen de un gas en CNPT si ocupa un volumen de 255 cm3 a 25º C 85 kPa?
13.- En la tabla se presentan algunos resultados tipo del experimento de Boyle:
Presión (mmHg) 724 869 951 998 1230 1893 2250 Volumen (L) 1,50 1,33 1,22 1,16 0,94 0,61 0,51
a)Calcula los valores de la presión en kilopascales.
b) Utiliza los datos de la tabla y haz una gráfica con los valores del volumen en el eje de
abscisas y los valores de la presión en el eje de las ordenadas.
c) Calcula la inversa del volumen (1/V). Haz una gráfica donde en el eje de las abscisas esté el valor de 1/V y en el eje de las ordenadas el valor de la presión.
d) Multiplica cada valorde la presión por su correspondiente valor del volumen.
e) Con los valores de la tabla y tus gráficas responde:
1.- ¿Qué tipo de gráfico da P vs V?
2.- ¿Qué tipo de gráfico da P vs 1/V?
3.- ¿Qué significa que obtengas una recta? ¿Cuál es la relación entre P y 1/V?
4.- ¿Cuánto vale la pendiente de la recta?
14.- Calcular el volumen ocupado por 0,0244 g de O2 si se colecta sobre agua a 23ºC ya una presión total de 98,7 kPa. (Pvapor de agua a 23°C, buscar el valor en una tabla de presiones de vapor en función de la temperatura).

Resueltos

1.-a) Para encontrar las moléculas de nitrógeno, primero hay que calcular la cantidad de nitrógeno, n (N₂), a partir de:
pV = nRT

......pV
n = ----
......RT

Sustituyendo:

...........10³ Pa × 10ˉ ² m³
n(N₂) =----------------------------- = 2,3 × 10ˉ ³ mol N2
...........8,3 J/K mol × 523 K

El número de moléculas del nitrógeno es:

...............................6,02×10… moléculas N2
n(N₂)=2,3×10ˉ³ mol N₂ ×--------------------------------- =
...................................mol N2

= 1,4 × 10^21 moléculas N2

b) La masa de nitrógeno es:

.................................28 g N2
m(N2)=2,3×10ˉ³ mol N2...