EXAMEN PARCIAL DE FISICOQUIMICA I2012UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA ESCUELA ACADMICA DE INGENIERA PETROQUMICA

CAPITULO 1Ejercicio N7Parte AEn el intento de determinar un valor preciso de la constante de los gases , R , un estudiante calent un recipiente de volumen 20,000dm3 llenos de 0,25132g de gas helio a 500C y se mide la presin como 206,402 cm de agua en manmetro a 25 C es de 0,99707 gcm-3 Solucin Primero hallamos la presin del gas Uilizando la equivalencia de 1atm = 101300 Pa

0,199296 atm P = Calulando los nmeros de moles

Por la ecuacin de los gases ideales

0,082069 dm3 atm K-1 mol-1 R =

Parte BLos datos siguientes se han obtenido para el gas oxigeno a 273.15 K. Calcular el mejor valor de R constante de los gases de ellos y el mejor valor de masa molar de O2Solucin hallar el valor de RTodos los gases son perfectos en el lmite cero de su presin . Extrapolaremos la expresin Vs P . Para obtener el valor de RP(atm)(PxVm)/T

0,250,0820414

0,50,0820227

0,750,0820014

Haciendo nuestros clculos en la grafica tenemos el valor R verdadero cuando nuestra presin es cero ser 0.082061dm3 atm K-1 mol-1Hallar el valor de la masa molar del oxigenoEl mejor valor de la masa molar es extrapolando Vs P cuando el limite de la presin es cero para tener el mejor caso que es el ideal

Ya obtenido el valor de la relacin de reemplazamos en la formula Tenemos

31,997358gMol-1

Ejercicio N17

Parte ASupongo que 10 mol C2H6(g) se limita a 4,860 dm3 a 27C . predecir la presion ejercida por el etano a partir de (a) el gas perfecto y (b) las de van der waals de las ecuaciones de estado . Calcular el factor de presin basada en estos clculos . para el etano , a= 5,507 dm6 atm mol-2 , b = 0,0651 dm3 mol-1Hallando P:Por la ecuacin de estado , hallamos la presin ideal :

50,65493 atm

Hallando el factor de presin

PREAL =(0.082061dm3 atm K-1 mol-1)*(300K)*(10mol)/( 4,860 dm3-10mol* 0,0651 dm3 mol-1)-( 5,507 dm6 atm mol-2)* (10mol)2/( 4,860 dm3)2

PREAL/P = 0,6943889 El factor de presion es

Ejercicio N17 Parte BA 300K y 20 atm , el factor de compresin de gas es 0,86 . calcular (A) el volumen ocupado por 8,2 mmol del gas en estas condiciones , y (B) un valor aproximado de la B segn coeficiente de virial a 300KHallando A:

1,05858 dm3 mol-1El volumen molar se obtiene mediante la frmula Vm= , la cual reemplazando valores ser Vm=Vm= =

8,7x10-3dmV= = (8,2x10-3mol)x(1,05858 dm3 mol-1) =

Hallando B:

-0,1482012

CAPITULO 2Ejercicio N7Parte AUna tira de magnesio 15g de masa se deja caer en vaso de precipitados de acido clorhdrico diluido. Calcular el trabajo realizado por el sistema como resultado de la reaccin. La presin atmosfrica es de 1.0 atm y la temperatura de 25C.Solucin:La reaccin es:

Entonces tenemos que esta reaccin libera 1 mol de H2(g) para cada 1 mol de Mg utilizada, el trabajo realizado a presin constante ser:

Parte BUn trozo de zinc de 5,0g de masa se deja caer en un vaso de precipitados de acido clorhdrico diluido . calcular el trabajo realizado por el sistema como resultado de la reaccin . la presin . la presin atmosfrica es de 1,1 atm y la temperatura de 23C

Zn+2H+ Zn++H2Libera 1 mol de H2 (g) por cada 1 mol de Zn , hay trabajo por parte de la presin ejercida po or el gas

W= (5,0 g/65,4g mol-1)*(8,3145 JK-1mol-1)*(23+273)K = -188 J

Ejercicio N17Parte ALa entalpia estndar de formacin del etilbenceno es . Calcular su entalpia de estndar de combustin.Solucin:La reaccin es:

Parte BLa entalpia estndar de formacin del fenol es . Calcular su entalpia de estndar de combustin.Solucin:La reaccin es:

CAPITULO 3Ejercicios N7Parte A La entalpia de evaporizacin de cloroformo es en su punto de ebullicin normal de . Calcular (a) la entalpia de evaporizacin de cloroformo a esta temperatura y (b) el cambio de entropa de los alrededores.Solucin:(a)

(b) Si la vaporizacin ocurre de manera reversible, se asume generalmente:

Parte BLa entalpia de evaporizacin del metanol es en su punto de ebullicin normal de . Calcular (a) la entalpia de evaporizacin del metanol a esta temperatura y (b) el cambio de entropa de los alrededores.Solucin:(a)

(b) Si la vaporizacin ocurre de manera reversible, se asume generalmente:

Ejercicio N17Parte AEl cambio de la energa de Gibbs de un cierto proceso a presin constante cumple con la expresin Calcular el valor de para este proceso.Solucin:Por teora, se tiene la ecuacin:

Entonces:

Parte BEl cambio de la energa de Gibbs de un cierto proceso a presin constante cumple con la expresin Calcular el valor de para este proceso.Solucin:Por teora, se tiene la ecuacin:

Entonces:

CAPITULO 1Problemas N7Calcular el volumen molar del gas de cloro a 350 K y 2.30 atm utilizando (a) la ley de los gases ideales y (b) la ecuacin de van der Waals. Utilizar la respuesta para (a) calcular una primera aproximacin para la correccin del trmino para la atraccin y luego utilizar las dems aproximaciones para obtener una respuesta numrica para la parte (b).Solucin:(a) (b) De la ecuacin:

Se obtiene:

Luego, con a y b de la tabla 1.6,

Sustituyendo en el denominador de la primera expresin, nuevamente resulta , entonces el ciclo de aproximacin ha concluido.

17. Un cientfico propuso la siguiente ecuacin de estado:

Demuestre que la ecuacin posee un comportamiento crtico. Encuentre las constantes crticas del gas en trminos de B y C y una expresin para el factor de compresin crtico.Solucin:El punto crtico corresponde a un punto de pendiente cero que es simultneamente un punto de inflexin en una grfica de presin versus volumen molar. El punto crtico existe si hay valores de p, V y T que resultan en un punto que satisface estas condiciones.

En el punto crtico

Esto es,

Que resuelto en ,

Ahora, se utiliza la ecuacin de estado para hallar pc

Esto resuelve que

CAPITULO 2Problemas7. La capacidad molar del etano es representado en un rango de temperatura de 298 K hasta 400 K por la expresin emprica . Las expresiones correspondientes para C(s) y H2(g) son dados en la tabla 2.2. Calcule la entalpa estndar de la formacin del etano a 350 K desde su valor a 298 K.Tabla 2.2. Variacin de temperaturas de la capacidad calorfica molar,

C(s,grafito)16.864.77-8.54

H2O(l)75.2900

Solucin:La reaccin formada es

Para determinar , se utiliza la ley de Kirchhoff con ,

Donde .De la tabla 2.2,

Multiplicando por las unidades , obtenemos

Por lo tanto,

17. La capacidad calorfica a volumen constante de un gas puede ser medido con la observacin del decrecimiento de la temperatura cuando se expande adiabtica y reversiblemente. Si tambin se logra medir el decrecimiento de la presin, se puede utilizar para inferir el valor de y por lo tanto, combinando los dos valores, deducir la capacidad calorfica a presin constante. Un gas fluorocarbono se dej expandir reversible y adiabticamente hasta duplicar su volumen, como resultado, la temperatura disminuy desde 298.15 K hasta 248.44 K y su presin disminuy desde 202.94 kPa hasta 81.840 kPa. Evaluar Cp.Solucin:Las temperaturas y los volmenes en un proceso de expansin adiabtica reversible son relacionados en la ecuacin:

De la siguiente ecuacin podemos relacionar las presiones y los volmenes:

Como estamos buscando hallar , podemos relacionarlo con c y .

Resolviendo ambas ecuaciones para el ratio de los volmenes, tenemos

Por lo tanto

CAPITULO 3Problemas7. La entropa estndar molar del NH3(g) es a 298 K, y su capacidad calorfica es dada por la ecuacin 2.25 con los coeficientes dados en la tabla 2.2. Calcule la entropa estndar molar a (a) y (b) .Tabla 2.2. Variacin de temperaturas de la capacidad calorfica molar,

N2(g)28.583.77-0.50

Solucin:

(a)

(b)

Problema N7Estime la reaccin estndar de la energa de Gibbs de a (a) 500 K, (b) 1000 K de sus valores a 298 K.Solucin:La ecuacin Gibbs-Helmholtz puede ser adaptada como una ecuacin anloga involucrando , desde

As,

Por lo tanto,

Entonces

Para la reaccin

(a) A 500K, Entonces

(b) A 1000K, Entonces