CLASE - COLOQUIO 5 - CIVIL A - 08_06_2021

Vista previa del material en texto

Coloquio 5 
Estados de agregación 
 
1.- Calcular que presión ejercen 150 g de dióxido de carbono si ocupan 
200L a 36 °C. Suponer comportamiento ideal. 
 
Ecuación del gas ideal 
 
P . V = n . R . T 
 
[atm] . [L] = [mol]. 0,082 [L.atm/K.mol]. [K] 
 
Datos 
gas CO2 ; P = ? ; V = 200 L ; T = 36 °C + 273 = 309 K ; m CO2= 150 g 
 
n [mol] = m [g] / MM [g/mol] 
MMCO2 = (1*12 + 2*16) g/mol = 44 g/mol 
n CO2 = 150 [g] / 44 [g/mol] = 3,4 [mol] 
MM CO2 = 1*12+2*16 = 44 [g/mol] 
 
𝑃 = 
3,4 [𝑚𝑜𝑙] . 0,082 [
𝐿 . 𝑎𝑡𝑚
𝑚𝑜𝑙 . 𝐾
] . 309 [𝐾]
200 [𝐿]
= 𝟎, 𝟒𝟑 [𝒂𝒕𝒎] 
 
2.- Una muestra gaseosa ocupa un volumen de 100 L a 25 °C y 1 atm. de 
presión. Para la misma calcular: 
 
a) ¿Qué volumen, a temperatura constante, ocupará a 0,75 atm? 
b) ¿Qué presión, a volumen constante, ejercerá a 50 °C? 
c) ¿Cuál será la presión del gas a 30 °C si su volumen es de 150L? 
 
Datos Estado inicial (E1): 
 
V1 = 100 L ; T1 = 25 °C + 273 = 298 K ; P1 = 1 atm 
 
a) Datos Estado final (E2): 
 
V2 = ? L ; T2 = cte T2 = 298 K ; P2 = 0,75 atm 
 
Como se puede observar, entre ambos estados se mantienen constantes 
tanto n como T, entonces las relaciones que puedo establecer son las 
siguientes: 
𝑇1 = 𝑇2 = 𝑇 
 
E1 
 
𝑃1 . 𝑉1 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇 = 𝑐𝑡𝑒 
 
E2 
 
𝑃2 . 𝑉2 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇 = 𝑐𝑡𝑒 
 
𝑃1 . 𝑉1 = 𝑃2 . 𝑉2 𝑉2 = 
𝑃1 . 𝑉1
𝑃2
 
 
𝑉2 = 
1 𝑎𝑡𝑚 . 100 𝐿
0,75 𝑎𝑡𝑚
 𝑉2 = 133, 3̂ 𝐿 
 
 
𝑃1 . 𝑉1 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇1
𝑃2 . 𝑉2 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇2
 
 
 
Tarea: 
Demostrar que en condiciones normales de Presión y Temperatura (CNPT), el volumen 
que ocupa 1 mol de un gas ideal es de 22,4L. (1 Atm y 0°C=273K) 
 
 
 
3.- Un gas ocupa un volumen de 20 m3 a cierta temperatura. ¿Qué volumen ocupará 
el mismo si se aumenta al triple la temperatura a presión constante? 
 
E1 
 
𝑃1 . 𝑉1 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇1 
 𝑉1 = 20 𝑚
3 
 
E2 
𝑃2 = 𝑃1 
𝑇2 = 3𝑇1 
𝑃2 . 𝑉2 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇2 
 
 
𝑃1 . 𝑉1 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇1
𝑃2 . 𝑉2 = 𝑛 . 𝑅 . 𝑇2
 
 
 𝑉1 = 𝑇1
𝑉2 = 𝑇2
 
 
 𝑉1. 𝑇2
𝑇1
= 𝑉2 
 
Resolver de tarea. Resultado: V2 = 60 m3 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.- Una disolución (solución) gaseosa formada por dióxido de carbono y dioxígeno 
ejerce una presión de 10 kPa, Determinar la presión parcial de cada componente 
sabiendo que el 30 % en masa es de dioxígeno. 
 
 
Base de calculo (Sabiendo que el 30% m/m es O2) 
MT = 100 g 
MO2 = 30 g → nO2 = 30g / 32 g/mol = 0,94 mol O2 
MCO2 = 70 g → nCO2 = 70g / 44 g/mol = 1,59 mol CO2 
nT = 0,94 + 1,59 = 2,53 mol 
 
Yi = ni / nT 
 
yO2 = 0,94 / 2,53 = 0,37 
yCO2 = 1,59 / 2,53 = 0,63 
 
PO2 = yO2 * PT = 0,37 * 10 kPa = 3,7 kPa 
PCO2 = yCO2 * PT = 0,63 * 10 kPa = 6,3 kPa 
 
5.- Un globo de paredes porosas, que contiene dihidrógeno, se introduce en un 
recipiente que contiene dinitrógeno gaseoso. Para tal situación indicar: 
a) ¿Cuántas veces es mayor la velocidad de difusión del dihidrógeno con respecto a 
la del dinitrógeno? 
b) ¿Qué le sucede al globo? 
 
Ley Difusión de Graham: 
vi = velocidad de difusión 
MMi = Masa Molar el compuesto “i” 
 
 
 
 
 
Rta.: la relación vH2/vN2 = 3,742; es decir que vH2 = 3,742*vN2. EL globo se va a Desinflar. 
 
 
 
PROBLEMA EXTRA 
Se tiene un recipiente que contiene propano (C3H8) de 45 L de volumen. La presión del 
envase es de 1200 mm Hg a T = 60 °C. Calcular la Masa de propano. 
 
1 Atm = 760 mm Hg = 76 cm Hg 
 
P = 1200 mmHg *(1Atm/760mmHg) 
 
Ecuación Gas Ideal (PV=nRT) + Cálculos del n° moles (n = M/PM) 
 
 
REPASO TEORÍA 
 
L → G (Vaporización) 
G → L (Condensación) 
L → S (Solidificación) 
S → L (Fusión) 
S → G (Sublimación) 
G → S (Re-sublimación) 
 
Fenómenos de Int de Q (Cambios físicos), podemos identificar: 
- Calor Sensible (Debido al cambio de T, no hay cambio de estado de agregación) 
Qs = m * cpi * (Tf – Ti) (Cpi es del estado de agreación “i” que corresponda) 
M H2O (l) = 100 g 
cpL = 1 Cal/g°C 
Tf = 50 ° C 
Ti = 25 °C 
Qs = 100 g * 1 Cal/g°C * (50°C – 25 °C) = 2500 Cal 
 
- Calor Latente (Debido al cambio de estado de agregación, se conduce a T constante) 
QL = m * λj (λj es calor latente del cambio de estado que corresponda) 
M H2O (l) = 100 g 
λV = 540 Cal/g (V significa L → G) 
QL = 100g * 540 Cal/g = 54000 Cal 
 
 
6.- ¿Qué cantidad de calor (Q) se pone en juego para las siguientes transformaciones 
de 100 g de agua?: 
a) De – 2 °C a agua líquida a 100 °C. 
b) Vapor de agua a 100 °C a 15 °C. 
c) Agua sólida a 0 °C a 120 °C. 
Efectuar un gráfico de la Temperatura [T] vs. tiempo [t]. 
 
 
Repaso teoría: 
 
• Cambios de Estado → Definiciones. Identificar las T de cambio de estado del 
agua 
 
• Tipos de intercambio de calor: Sensible o Latente → Definiciones 
QS = m * Cp
(EAg) * (Tf – Ti) 
[Qs] = Cal o Joule 
EAg = Gas, Liq o Sólido. Dependiendo del estado de agregación, varía el cp. 
Ej. Cp H2O (Liq) = 1 Cal/g°C 
 
QL = m * λ
(CE) 
[Qs] = Cal o Joule 
CE = Cambio de estado. Puede ser fusión o vaporización 
 
Como resolver estos problemas: 
1) Analizar que me esta pidiendo el problema. Signos: 
a. Si es calentamiento, Q > 0 (Positivo). 
b. Si es enfriamiento, Q < 0 (Negativo) 
2) Hacer la curva de calentamiento/enfriamiento con los datos que da el problema. 
3) El calor total que intercambia un sistema puede calcularse en base a las 
contribuciones parciales de calores sensibles y latentes, siguiendo el camino que 
marca la curva de calentamiento. 
4) Identificar cual es la incógnita y despejarla si hace falta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rta a: 
 
Ei = Agua a -2°C (SOLIDO) → Ef = Agua Liquida a 100°C 
Etapas: 
Ei → A: Calor sensible del solido desde -2°C hasta 0°C [Q1] 
A → B: Calor latente para cambio de estado (fusión del solido) [Q2] 
B → Ef: Calor sensible del liquido desde 0°C hasta 100°C [Q3] 
QT = Q1 + Q2 + Q3