8/20/2019 Ejercicios 02 Gas Ideal y Gas Real

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Procesos Químicos y MetalúrgicosCurso : Fisicoquímica Código : QQ3050

Ejercicios N°2Gas Ideal y Gas Real

1. (a) ¿Podrán 131 g de gas xenón en un tanque de 1,0 dm3 de volumen ejercer una

presión de 20 atm a 25 °C si se comportara como un gas ideal? Si no, ¿Qué presión

ejercería? (b) ¿Qué presión ejercería si se comportara como un gas de van der

Waals? 

2. (a) ¿Podrán 25 g de gas argón en un tanque de 1,5 dm3  de volumen ejercer una

presión de 2,0 bar a 30 °C si se comportara como un gas ideal? Si no, ¿Qué presión

ejercería? (b) ¿Qué presión ejercería si se comportara como un gas de van der

Waals?

3. Calcule la presión ejercida por 1,0 mol de C2H6, que se comporta como (a) un gas

ideal y (b) un gas de van der Waals, cuando es confinado bajo las siguientes

condiciones: (i) a 273,15 K en 22,414 dm3, (ii) a 1 000 K en 100 cm3. 

4. Calcule la presión ejercida por 1,0 mol de H2S, que se comporta como (a) un gas ideal

y (b) un gas de van der Waals, cuando es confinado bajo las siguientes condiciones: (i)

a 273,15 K en 22,414 dm3, (ii) a 500 K en 150 cm3. 

5. Un gas a 250 K y 15 atm tiene un volumen molar 12 por ciento menor que el calculado

a partir de la ley del gas ideal. Calcule (a) el factor de compresión bajo esas

condiciones y (b) el volumen molar del gas. ¿Cuáles son las fuerzas dominantes en la

muestra, las atractivas o las repulsivas?

6. Un gas a 350 K y 12 atm tiene un volumen molar 12 por ciento menor que el calculado

a partir de la ley del gas ideal. Calcule (a) el factor de compresión bajo esascondiciones y (b) el volumen molar del gas. ¿Cuáles son las fuerzas dominantes en la

muestra, las atractivas o las repulsivas?

7. En un proceso industrial, el nitrógeno es calentado hasta 500 K a un volumen

constante de 1,0 m3. El gas entra al contenedor a 300 K y 100 atm. La masa del gas

es 92,4 kg. Utilice la ecuación de van der Waals para determinar la presión

aproximada del gas a su temperatura de trabajo de 500 K. Para el nitrógeno, a = 1,352

dm6 atm mol-2, b = 0,0387 dm3 mol-1.

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8. Los cilindros de gas comprimido se hallan llenos generalmente a una presión de

200 bar. Para el oxigeno, ¿Cuál sería el volumen molar a esta presión y 25 °C en base

a (a) la ecuación del gas ideal, (b) la ecuación de van der Waals? Para el oxigeno,

a = 1,364 dm6 atm mol-2, b = 0,0319 dm3 mol-1.

9. Suponga que 10,0 mol de C2H6(g) se hallan confinados en 4,860 dm3 a 27 °C. Prediga

la presión ejercida por el etano a partir de (a) la ecuación de gas ideal y (b) la ecuación

de van der Waals. Calcule el factor de compresión en base a estos cálculos. Para el

etano a = 5,507 dm6 atm mol-2, b = 0,0651 dm3 mol-1. 

10. A 300 K y 20 atm, el factor de compresión de un gas es 0,86. Calcule (a) el volumen

ocupado por 8,2 mmol del gas bajo esas condiciones y (b) un valor aproximado del

segundo coeficiente del virial a 300 K.

11. Cierto gas obedece la ecuación de van der Waals con a = 0,5 m 6  Pa mol-2. Su

volumen es 5,0  x  10-4 m3 mol-1 a 273 K y 3,0 MPa. A partir de esta información calcule

la constante b de van der Waals. ¿Cuál es el factor de compresión para este gas y la

presión y temperatura que prevalecen?

12. Cierto gas obedece la ecuación de van der Waals con a = 0,76 m6  Pa mol-2. Su

volumen es 4,0  x  10-4 m3 mol-1 a 288 K y 4,0 MPa. A partir de esta información calcule

la constante b de van der Waals. ¿Cuál es el factor de compresión para este gas y la

presión y temperatura que prevalecen?

13. Calcule el volumen molar del cloro gaseoso a 350 K y 2,3 atm usando (a) la ley del

gas ideal y (b) la ecuación de van der Waals. Use la respuesta para (a) calcular una

primera aproximación al término de corrección para atracción y luego use

aproximaciones sucesivas para obtener una respuesta numérica para la parte (b).

14. A 273 K, las mediciones del argón dieron B = -21,7 cm3 mol-1 y C = 1200 cm6 mol-2,

donde B y C son el segundo y tercer términos de los coeficientes del virial en la

expansión de Z en potencias de 1/Vm. Asumiendo que la ley del gas ideal proporciona

buenas estimaciones del segundo y tercer término de la expansión, calcule el factor decompresión del argón a 100 atm y 273 K. Desde su resultado, estime el volumen molar

del argón bajo estas condiciones.

15. Determine (∂P/∂V)T  para un gas de van der Waals y para la ecuación virial en

términos del volumen.

16. Otra ecuación de estado es la ecuación de Bertholet, Vm  = (RT/P) + b  –  (a/RT2).

Deduzca las expresiones para ß = 1/V(∂V/∂T)P  y κ = -1/V(∂V/∂P)T  a partir de la

ecuación de Bertholet en términos de V, T y P.