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TALLER N 1
MATERIA Y SUS PROPIEDADES GENERALES
1. Calcular el volumen que ocupa a 20C y 0,5 atmsferas de presin
0,05 moles de gas.
2. Una mezcla gaseosa se compone de 320 mg de metano, 175 mg de
argn y 225 mg de nen. La presin parcial del nen es 66,5mm Hg a 300
K. Calcular: (a) el volumen de la mezcla, (b) la presin parcial del
argn y (c) la presin total de la mezcla.
3. El "hielo seco" es dixido de carbono slido a temperatura
inferior a -55 C y presin de 1 atmsfera. Una muestra de 0,050 g de
hielo seco se coloca en un recipiente vaco cuyo volumen es de 4,6
L, que se termostata a la temperatura de 50C a) Calcule la presin,
en atm, dentro del recipiente despus de que todo el hielo seco se
ha convertido en gas. b) Explique si se producen cambios en la
presin y en la cantidad de moles gaseosos si el experimento lo
realizramos termostatando el recipiente a 60C.
4. Un gas a 250K y 15 atm de presin tiene un volumen molar un
12% menor que el calculado por medio de la ecuacin de estado de los
gases ideales.
Calcular: (a) el factor de compresin a esta temperatura y presin
y (b) el volumen molar del gas. Dominan las fuerzas atractivas o
las repulsivas en estas condiciones de temperatura y presin?
5. A 300K y 20 atm de presin, el factor de comprensin de un gas
es 0,86. Calcular: (a) el volumen de 8,2 milimoles del gas a esta
temperatura y presin y (b) un valor aproximado para B, el segundo
coeficiente del virial, a 300K.
6. El volumen y presin crticos de un gas son 160 cm3 mol-1 y 40
atm, respectivamente. Estimar el valor de la temperatura crtica,
suponiendo que el gas se rige por la ecuacin de Van der Waals.
Considerar las molculas de gas como esferas y calcular el radio en
una molcula gaseosa.
7. Qu peso de oxigeno existir en un recipiente cilndrico de 1
metro de altura y 30 cm. de dimetro que est a 20 C y a 20 atmsferas
de presin?
8. Calcular la presin que ejerce 1mol de CO2 que ocupa 0,18 dm3
a 500K mediante el concurso de las ecuaciones del gas ideal,
aquella que incluye el coeficiente de compresibilidad y la ecuacin
de Van der Waals.
9. Una campana de buzo tiene 3 m3 de espacio para aire cuando se
encuentra sobre la cubierta de un barco Cual es el volumen del
espacio para el aire se ha hecho descender hasta una profundidad de
50 m? Considerar que la densidad media del agua es 1.025 g cm-3 y
suponer que la temperatura es la misma tanto a 50 m como en la
superficie.
10. Calcular el volumen molar del cloro a 350 K y 2,30 atm
usando (a) la ecuacin de gases ideales y (b) la ecuacin de Van der
Waals. Utilizar la respuesta del apartado (a) para calcular una
primera aproximacin al trmino de correccin para la atraccin y luego
utilizar aproximaciones sucesivas para encontrar una respuesta
numrica para el apartado (b).
11. La sntesis del amonaco es un proceso tecnolgico importante.
Si se tiene un recipiente de 22,4 dm3 que contiene 2 moles de
hidrgeno y 1 mol de nitrgeno a 273,15 K. Cules son la fraccin molar
y la presin parcial de cada componente? Cul es la presin total?
Cules seran las presiones parcial y total si todo el hidrgeno se
convirtiera en amonaco al reaccionar con la cantidad apropiada de
nitrgeno?
12. Las constantes crticas del metano son pc = 45,6 atm; Vm,c
=98,7 cm3 mol-1 y Tc = 190,6 K. Calcule los parmetros de Van der
Waals y estimar el tamao (volumen y radio) de las molculas del
gas.
13. Un m3 de aire a 27C y 1 atm se comprime hasta un volumen de
5,00 litros a temperatura constante. Calcular la presin final,
empleando la ecuacin de Van der Waals (a = 1,33 atm L2 mol-2; b =
0,0366 L mol-1).
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14. Calcule la temperatura a la que deben encontrarse 8 g de
oxgeno que se encuentran en un recipiente de 5 litros a una presin
de 790 mm Hg. Qu volumen ocupar en condiciones normales? Qu
cantidad de dicho gas debera salir o deberamos introducir para que
se duplicara la presin si la temperatura desciende 10C?
15. Se propone la siguiente ecuacin de estado para un gas 32
mmm VCVBVTRp . Demuestre
que esta ecuacin se ajusta al comportamiento crtico. Exprese Pc;
Vm,c y Tc en funcin de B y C y encuentre una expresin para el
factor de compresin crtico zc.
16. Las densidades del ter metlico en estado de lquido y vapor
en funcin de la temperatura son:
tC 30 50 70 80 100 110 120
1 0,6455 0,06116 0,5735 0,5503 0,4950 0,4506 0,4040
2 0,0142 0,0241 0,0385 0,0486 0,0810 0,1000 0,1465
Calcular la densidad crtica y el volumen crtico.
17. Para el Helio se tienen los siguientes datos:
B(cm3/mol) -2.62 0.80 2.46 4.00
T,K 20.6 24.7 28.8 33.0
Calcular la temperatura de Boyle del Helio (constantes de van
der Waals a=0,3412 atmdm6/mol2. b=0,02370 dm3/mol.)
18. La masa molar media del aire a 0C es de 28g/mol. Calcular la
presin atmosfrica a 5000 metros de altura sobre el nivel del
mar.
19. Estimar los valores de Tc, Pc y Vc para un gas que se
caracteriza por las constantes a=0,943 atmdm3/mol y b=0,0283
dm3/mol.
20. Una muestra de zinc se hizo reaccionar por completo con un
exceso de cido clorhdrico. El gas
hidrgeno que se gener se recibi sobre agua a 25,0 C. El volumen
de gas fue de 7,80 L y su presin
de 0,98 atm. Calclese la cantidad de zinc metlico que se
consumi. La presin de vapor a 25C es de 23,8 mm Hg.
21. Si la densidad del nitrgeno lquido es 1,25 g/mL, a qu
volumen se reducir un litro de Nitrgeno gaseoso, medido en
condiciones normales, al condensarse?
22. La viscosidad del Cl2 a 1 atm y 20C es 147 micropoises.
Calcule el dimetro molecular.
23. El dimetro molecular del CO es 3,2 A a 500 K y a 1 mm Hg de
presin, a) calcular el nmero de colisiones por segundo y por cm3.,
b) el camino libre medio.
24. Calcule el volumen de un mol de SO2 a 27C y 20 atm de presin
usando la ec. de Van der Waals. (a=
6,7; b= 0,056).
25. Para el etanol se tiene las densidades del vapor y del
lquido en equilibrio:
tC 100 150 200 220 240
liq g cm-3 0,7157 0,6489 0,5568 0,4959 0,3825
vap g cm-3 0,00351 0,0193 0,0508 0,0854 0,1716
Si la temperatura crtica es 243C. Determine el volumen molar
crtico
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26. La viscosidad del n-heptano, es a varias temperaturas:
tC 0 25 40 70
cp 0,524 0,386 0,341 0,262
establecer una ecuacin emprica para la viscosidad en funcin de
la temperatura.
27. La densidad del grafito es 2,25 g cm-3 y el espaciado entre
dos capas de tomos es 3,35 A. Calcular la distancia entre los tomos
de carbono en la capa molecular. Asuma distribucin hexagonal.
28. Un tubo de pared delgada de 0,10 cm de dimetro se introduce
en una solucin detergente acuosa diluida hasta que su extremo
abierto est 10 cm por debajo de la superficie. La presin de aire
mxima justamente insuficiente para que las burbujas crezcan y se
rompan se encuentra que es 11,6 cm, medida con un manmetro de agua.
calcular la tensin superficial de esta solucin.
29. En un experimento para medir la tensin superficial del agua
en un intervalo de temperaturas, se soport verticalmente en la
muestra un tubo capilar de dimetro interno de 0,4 mm. La densidad
de la muestra se midi en un experimento independiente. Los
resultados obtenidos fueron los siguientes:
t/C 10 15 20 25 30
h/cm 7,56 7,46 7,43 7,36 7,29
/g cm-3 0,9997 0,9991 0,9982 0,9971 0,9957
Determine la variacin de la tensin superficial con la
temperatura.
30. La tensin superficial del agua es 7,28 x 10-2 Nm-1 a 20C y
5,80 x 10-2 Nm-1 a 100C. Las densidades
son respectivamente 0,998 y 0,958 g cm-1. A qu altura se elevar
el agua en los tubos de radio interno (a) 1 mm, (b) 0,1 mm a estas
dos temperaturas?
31. Un tubo de vidrio de dimetro interno 1,00 cm rodea a una
barra de vidrio de dimetro 0,98 cm. cunto se elevar el agua en el
espacio entre ellos a 25C.
32. El tiempo de flujo del agua por un viscosmetro de Ostwald es
1,52 minutos. para el mismo volumen de
un lquido orgnico de densidad 0,800 g cm-3 el tiempo es 2,25
minutos. Hallar la viscosidad del lquido relativa a la del agua y
su valor absoluto en milipoises, siendo la temperatura de 20C.
33. . A qu temperatura el recorrido libre medio de las molculas
de metano es 1 200 nm si la presin del gas es 3,65 kPa?
34. Calcular el recorrido libre medio en aire ( 0,43 nm2) a 25C
y (a) 10 atm, (b) 1 atm, (c) 10-6 atm.
35. Cuntas colisiones realiza un solo tomo de Ar en 1 s cuando
la temperatura es 25C y la presin es (a) 10 atm, (b) 1 atm, (c)
10-6 atm. Cul es el nmero total de colisiones moleculares por
segundo en una muestra de 1 dm3 de argn en las mismas condiciones
anteriores?.
36. Calcule el nmero de colisiones por cm3 en 1 s en aire a 25C
y 1 atm (a) entre molculas de oxgeno, (b)
entre molculas de oxgeno y nitrgeno. Tomar d(O2) 178 pm y d(N2)
185 pm.
37. Cul es la velocidad media de (a) tomos de helio, (b)
molculas de metano a (i) 77 K y (ii) 298 K, (iii) 1 000 K?
38. Hallar el volumen de 64 g de gas metano a 200 atm y 0C,
sabiendo que su factor de compresibilidad z es igual a 0,79
39. (a) Para el benceno lquido = 1,24 x 10-3 grado-1 a 20C y una
atmsfera de presin. Usando la ecuacin
2 = 1 y considerando que es independiente de la temperatura,
hallar el cambio de porcentaje
en volumen de una muestra de benceno que se calienta a una atm
de presin desde 20C a 50C. (b)
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Cul sera el cambio de porcentaje en volumen de un gas ideal
calentado en el mismo intervalo a presin constante
40. (a) Para el benceno lquido = 9,30 x 10-5 atm-1 a 20C y 1 atm
de presin. Mediante la ecuacin 2 =
1 y suponiendo que sea independiente de la presin, hallar el
porcentaje en volumen de una
muestra de benceno que se comprime de 1 a 11 atmsferas. (b) Cul
sera el cambio de porcentaje en volumen de un gas ideal comprimido
en el mismo intervalo de presin a temperatura constante?
