Guía Termodinámica 4° A Gases Ideales

PROF. JOSE SAN MARTIN
GUIA TERMODINAMICA
Problemas – Gases Ideales
1. Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1,2
atm.si la temperatura no cambia?
resp: 65,6 cm3
2. El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm 3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la
presión permanece constante.
resp: 247,78 cm3
3. Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que
alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.
resp:1055,1 mm Hg
4. Disponemos de un recipiente de volumen variable. Inicialmente presenta un volumen de 500 cm3 y contiene 34 g de amoníaco.
Si manteniendo constante la P y la T, se introducen 68 g de amoníaco, ¿qué volumen presentará finalmente el recipiente?
Ar (N)=14. Ar (H)=1.
resp: 1500 cm3
5. Un recipiente cerrado de 2 l. contiene oxígeno a 200ºC y 2 atm. Calcula:
a) Los gramos de oxígeno contenidos en el recipiente.
b) Las moléculas de oxígeno presentes en el recipiente.
Ar(O)=16.
resp: 3,2 gr;6,023 x 1022 moléculas
5. Tenemos 4,88 g de un gas cuya naturaleza es SO2 o SO3. Para resolver la duda, los introducimos en un recipiente de 1 l y
observamos que la presión que ejercen a 27ºC es de 1,5 atm. ¿De qué gas se trata?
Ar(S)=32.Ar(O)=16.
resp: El gas es el SO3
7. En un recipiente de 5 l se introducen 8 g de He, 84 g de N2 y 90 g de vapor de agua.
Si la temperatura del recipiente es de 27ºC. Calcular: a) La presión que soportan las paredes del recipiente. b) La presión
parcial de cada gas.
Ar (He) = 4; Ar (O) = 16; Ar (N) = 14; Ar (H) = 1.
resp: a) 49,2 atm ; b) 9,84 atm ;14,76 atm ; 24,6 atm
8. Calcula el nuevo volumen de una masa de gas de 2 litros al que se le aumento la presión de 1
atmosfera a 1.6 atmosferas en un proceso isotérmico.
Al ser la transformación isotérmica la temperatura se mantuvo constante. De manera que podemos
obviar a la T de la ecuación de estado de los gases, quedando:
P1 . V1 = P2 . V2
Es decir responde a la ley de Boyle Mariotte: Aquí debemos despejar a V2
V2 = P1 . V1 / P2
V2 = 1 atm. 2 lts. / 1.6 atm = 1.25 lts.
9. Calcula la temperatura final de un gas que se encuentra en un recipiente cerrado, cuya presión
cambio de 3 a 5 atmosferas si su temperatura inicial fue de 24°C.
Siempre es conveniente pasar las temperaturas a la escala kelvin ya que no se pueden poner valores
negativos en las fórmulas. Los 24 °C quedan como 297°K.
Aquí podemos ver que el volumen es constante. Ya que esta en el interior de un recipiente. Entonces
la fórmula usada será:
P1 / T1 = P2 / T2
Calculamos la T2:
T2 = P2 . T1 / P1
T2 = 5 atm. 297 °K / 3 atm. T2 = 495 °K
10. Que volumen ocuparan 2 moles de un gas que se encuentra a 280°K y 2.4 atm de presión?.
La fórmula usada en este caso es P.V = n.R.T
Despejamos V quedando:
V = n.R.T/P V = V = 19.13 lts.
11. Cuantos gramos de oxigeno habrán en un recipiente si 1.2 litros generan una presión igual a 2,8
atmosferas a una temperatura de 78°C?. PM oxigeno = 32.
La formula usada será: P . V = m.R.T/PM
Despejamos masa:
Masa = P.V.PM/R.T
Masa = 3.736 grs.
12. Calcula la presión parcial del gas A, si se mezclan 2 moles de A, 3 moles de B y 5 moles de C
generando una presión total de 3 atmosferas.
En este caso hay que determinar la fracción molar de A.
XA = moles de A/ moles totales
XA = 2moles/10 moles = 1/5
PA = PT . XA = 3 atm . 1/5 = 0.6 atm.
Si queremos saber las presiones parciales de los demás gases hacemos el mismo procedimiento.
13. Qué presión total se generara en un recipiente de 5 lts. si colocamos 2 moles de hidrogeno, 1 mol de
oxigeno y 5 moles de nitrógeno en condiciones normales de presión y temperatura (C.N.P.T.)?.
Estos gases si bien son reales supondremos que se comportaran como ideales, por lo tanto vamos a
usar la formula general de los gases:
P.V = n . R . T
En este caso n será la suma total de todos los moles de los gases. Es decir n=8. Sabemos que en
C.N.P.T. ( condiciones normales de presión y temperatura) la T vale 273°K y la presión vale 1 atmosfera. Despejamos P:
P = n.R.T/V
P = 35.82 atmosferas.
14. Se tienen 2 balones de distintos volúmenes, separados y conectados por una llave cerrada.
En un balón de volumen igual a 2 litros tenemos nitrógeno a una temperatura de 25°C y 3 atmosferas
de presión y en el otro de 3 litros, oxigeno a la misma temperatura y a 1.6 atmosferas presión. Calcula
la presión final de todo el sistema después de abrir la llave.
En este caso al abrir la llave que conecta a los balones, los gases difundirán por ambos balones
como si hubiera un solo recipiente. De hecho as así.
Primero debemos calcular la cantidad de moles (n) de cada gas en cada balón. Luego sumarlos (n
total), y finalmente aplicamos la ecuación general de los gases y despejamos a la presión total.
Para al oxigeno tenemos:
Numero moles O2 = P.V/R.T
Moles de O2 = (1,6atm . 3 lts)/(0,082 atm l/Kmol . 298 K)
Moles O2 = 0.20 moles
De la misma manera calculamos los moles de Nitrógeno.
Numero moles N2 = 0.25 moles. Sumando ambas cantidades
tenemos 0.45 moles totales.
Pt = n.R.T/V
Pt =(0,45 moles . 0,082 atm l / K mol . 298K) / 5 lts
Pt = 2,2 atm.
15. Qué volumen ocuparan 3 grs. de oxígeno a una temperatura de 25°C y 1 atm de presión.
V = 2.3 lts.
“Estudiar y construir para la Patria y la Excelencia”