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FIQT-UNI QUÍMICA I EJERCICIOS DE GASES IDEALES Y REALES 20 de octubre de 2013 Por: Jorge Luis Breña Oré/Jaime Flores Página 1 Gases reales La ecuaciòn de Van der Waals: − = Para la presión: = − − Para el volumen: −( ) − = 0 = ` = 3 −2( ) Para el número de moles: −() − = 0 = ` = 3 −2() Para la temperatura: = − La ecuación de Newton-Raphson: +1 = − ` 1.- Para el helio, c L0,057V 80=mol 2.2452 tm P a c = . Calcular las constantes “a” y “b” de Van der Waals y el radio de las moléculas considerándolas esféricas. FIQT-UNI QUÍMICA I EJERCICIOS DE GASES IDEALES Y REALES 20 de octubre de 2013 Por: Jorge Luis Breña Oré/Jaime Flores Página 2 Rpta: 22 . 0,02251 ; 0,01927; 1,97 o atm L La b r Amol mol Comentario: El resultado no es bueno porque la ecuación de van der Waals no es muy precisa alrededor del punto crítico, sin embargo, tiene la gran virtud de predecir la existencia del punto crítico y además nos permite entender un poco más el proceso de licuefacción de los gases. Pregunta: Si se tratara de moléculas de butano, ¿sería correcto considerarlas como esféricas? 2.- Calcular las presiones que se pueden predecir pare dos moles de amoniaco confinado en un recipiente de 10 Litros a 400 K en los siguientes casos. A) como gas ideal; B) como gas real y comportamiento de van der Waals. Las constantes de la ecuación de van der Waals para el amoniaco son: a = 4.17 atm L 2 /mol 2 y b = 0.0372 L/mol. Dato: Ar : H= 1, N = 14. 3. - Las contantes del cloro gaseoso son: Tc= 417 K y Pc = 76 atm. Obtener los valores de las constantes a y b de la ecuación de Van der Waals y haciendo uso de dichas constantes, determine el volumen que ocupan 1400 gramos de cloro gaseoso a una presión de 200 atm y una temperatura de 50 o C. Dato: Ar : Cl=35,5 4. - Las contantes del Dióxido de carbono (CO 2 ) son: Tc= 304.3 K y Pc 73 atm. Calcular la presión que ejercerían 2 kg de dicho gas contenidos en un cilindro metálico de 25 litros de capacidad a 310 K, suponiendo comportamiento del tipo Van der Waals. Dato: Ar : C= 12, O = 12 5. - El factor de compresibilidad para el N 2 a 50 o C. y 800 atm es 1,95; a 100ºC y 200 atm es 1,10. Una cierta masa de nitrógeno ocupó un volumen de 1,0 L a 50ºC. y 800 atm. Calcular el volumen ocupado por la misma cantidad de nitrógeno a 100ºC y 200 atm. R: 3,77 L FIQT-UNI QUÍMICA I EJERCICIOS DE GASES IDEALES Y REALES 20 de octubre de 2013 Por: Jorge Luis Breña Oré/Jaime Flores Página 3 Solución: 6.- Para el argón las constantes de Van der Waals son a =1,363 L 2 .atm.mol -2 y b = 0,03219 L.mol -1 . Elaborar la gráfica de P versus V a 50 K, 75K, 100 K y 200 K; para 2 moles de argón en el intervalo de volúmenes de 0,06 L hasta 0,2 L con una variación de 0,01 L, usando el ecuación de Van der Waals y considerando la posibilidad de usar el software srcin. Solución: Los cálculos se pueden realizar en Excel y las gráficas se muestran adelante realizadas con Origin. Observamos que la ecuación de van der Waals para el argón a bajas temperaturas no predice adecuadamente el comportamiento del argón pues: a) obtenemos presiones negativas, b) en una región se predice que el volumen aumenta al aumentar la presión. FIQT-UNI QUÍMICA I EJERCICIOS DE GASES IDEALES Y REALES 20 de octubre de 2013 Por: Jorge Luis Breña Oré/Jaime Flores Página 4 Figura 01 : Representación de los datos en srcin 7- Calcular el volumen que ocupa un mol de oxígeno a 100 atm y 298 K considerando que se comporta como un gas real ( a =1,36 L 2 .atm.mol -2 y b = 0,0318 L.mol -1 ) Rpta: 0.0242 8.- Los valores de temperatura y presión críticas para el monóxido y dióxido de carbono son respectivamente 134 K, 35 atm y 304,2 K, 73 atm. (a) Compare las magnitudes de sus constantes de van der Waals a y b, y los volúmenes críticos respectivos. (b) ¿Cuál de estos gases se comportaría más idealmente en condiciones estándar? Solución
