UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR INGENIERÍA GEOFÍSICA PRINCIPIOS FISICOQUÍMICOS I GC-2112 TRIMESTRE: ENERO - MARZO PROBLEMARIO

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1 UNIERSIDAD SIMÓN BOLÍAR INGENIERÍA GEOFÍSICA RINCIIOS FISICOQUÍMICOS I GC- RIMESRE: ENERO - MARZO ROBLEMARIO. Se introduce una muestra de XeF4 en un frasco de 6 ml a 749 mmhg y C. Calcule el peso molecular de XeF4 sabiendo que la masa es,973 gr.. Se vaporiza por completo un líquido volátil a 99 C y 748 mmhg en un frasco de 56 cc. El vapor condensado pesa.097 gr. a. Calcule el peso molecular del líquido b. Cuál es la fórmula del líquido si sus porcentajes en peso son 8% C,.6 % de H y 79.7 % de Cl? 3. En un lago profundo se forma una burbuja de aire de 3. cm 3, a una profundidad en la que la temperatura es de 8 C y la presión de.45 atm. La burbuja se eleva hasta una profundidad en la que la temperatura es de 9 C y la presión de. atm. Calcule el nuevo valor del volumen. 4. Calcule la presión de mol de H encerrado en un recipiente de 5 cc a 0 C usando: a. Ley de Gases Ideales b. La ecuación de an der Waals (a=0.44 lts.atm/mol ; b= 0.07 lts/mol) 5. Cuántos litros de oxigeno medidos a 740 mmhg y 4 C se requieren para quemar gr de octano (C8H8) dando dióxido de carbono y agua, mediante la reacción: 5 O C8H 8 6 CO 8 HO 6. Determine la expresión para la velocidad cuadrática media (RMS) de una molécula de un gas ideal a partir de la Distribución de Maxwell Boltzman. 7. Cuál debe ser la temperatura de una molécula que tiene una energía cinética igual a la de una molécula de nitrógeno (N) que se mueve a 730 m/s. 8. Determine los valores más probables de energía y velocidad de las moléculas de un gas ideal a una temperatura dada partiendo de la relación de Maxwell Boltzman, las cuales corresponden al máximo dn/de y dn/dv.

2 9. Muestre que el coeficiente de dilatación térmica y el de compresibilidad de un gas que cumple con la ecuación de estado de Clausius: ( b) = R es : b y b 0. rob..43. Un gas hipotético obedece la ecuación de estado = nr(+a) donde a es una constante. Muestre que: y a. Un cilindro provisto de un pistón contiene m 3 de un fluido a una presión de atm y a una temperatura de 300 K. La presión se aumenta reversiblemente a 00 atm, manteniéndose constante la temperatura. Hallar la variación de volumen si el fluido es un líquido de compresibilidad = 5x0 - a -.. Exprese el trabajo realizado sobre un gas ideal a temperatura constante 0 como función de las presiones iniciales y finales. 3. Dos moles de un gas ideal se comprimen isotérmicamente a 300 K de forma que la presión aumenta de a 4.5 atm. Cuáles son los valores final e inicial del volumen del gas y cuánto trabajo se realiza sobre el gas durante la compresión? 4. res moles de un gas ideal se llevan a lo largo de un ciclo que consiste en: una expansión isotérmica de A a B a 400 K, una compresión isobárica de B a C a atm, y un incremento isocórico de presión de C a A (6,5 atm). Determine el trabajo realizado sobre el sistema. 5. rob..33 Levine. Calcule q, w y U si gr de He (g) con Cv,m = 3/ R, esencialmente independiente de la temperatura, experimentan: a. Una expansión reversible a presión constante de 0,8 bar desde 0 dm 3 hasta 40 dm 3. b. Un calentamiento reversible en el que varía de 0,60 bar a 0,90 bar mientras permanece constante e igual a 5 dm 3.

3 6. rob..4. Levine. Calcule U y H para cada uno de los siguientes cambios de estado de,5 moles de un gas perfecto monoatómico con Cv,m=3/ R (independiente de la temperatura) a. (,5 atm, 400 K) (3 atm, 600 K) b. (,5 atm, 0 lts) ( atm, 30 lts) c. (8 lts, 400 K) (4 lts, 400K) 7. La entalpía de muchas sustancias, a temperaturas no muy bajas, puede expresarse mediante la ecuación empírica: H a b C d a. Hallar la capacidad calórica, a presión constante. b. Hallar el calor que se requiere para elevar la temperatura de n moles de la sustancia a presión constante desde a. 8. Dadas las siguientes reacciones con sus respectivas Hº Fe3O4 + 4CO 3Fe +4CO CO + ½ O CO Hº = -0.9 KJ/mol Hº = -83 KJ/mol Calcular Hº para: Fe3O4 3Fe + O 9. La figura muestra un diagrama - simplificado del Ciclo de Sargent para un gas perfecto. odos los procesos son reversibles y las capacidades caloríficas constantes. ruebe q el rendimiento térmico de un motor que efectúa este ciclo es: 4 3

4 0. La figura muestra un diagrama - simplificado del Ciclo de Joule para un gas perfecto. Cp es constante. Demuestre que el rendimiento térmico de un motor que realiza este ciclo es:. Un motor que funciona con un gas perfecto opera según un ciclo que, representado en un diagrama -, es un rectángulo. Sean y, respectivamente, las presiones inferior y superior, y designemos por y, respectivamente, los volúmenes menor y mayor. 3 4 a. Calcular el trabajo realizado en un ciclo. b. Indicar qué partes del ciclo implican transferencia de calor al gas, y calcular la cantidad de calor transferida en un ciclo (supóngase constantes las capacidades caloríficas) c. Demuestre que el rendimiento de este motor es:

5 . Calcular S para convertir mol de hielo a 0 ºC y atm a mol de vapor de agua a 00 ºC y 0,5 atm. Utilice 79,7 y 539,4 cal/gr como los calores de fusión y vaporización del agua en los puntos normales de fusión y ebullición, respectivamente; cp= cal/gr*k para el agua líquida y R =,99 cal/mol K. Suponga que el vapor de agua se comporta como un gas ideal gr de oro (cp=0,033 cal/gr.ºc) a 0 ºC se depositan sobre 5 gr de agua a 0 ºC y el sistema alcanza el equilibrio en un recipiente adiabático. Calcule: a. La temperatura final b. Soro c. Sagua d. Soro+Sagua 4. Halle S cuando moles de O se calientan de 7 a 7 ºC a una presión constante de atm. Use Cp,m = 3,5 R = 9, J/mol.K. Use Cp= a + b. Donde a = 6.5 cal/mol.k y b = cal/mol.k. 5. Un mol de gas ideal que se encuentra inicialmente a 5ºC se expande isotérmicamente y reversiblemente desde 0 lts hasta 40 lts, Calcular S, Q y W. 6. Un mol de gas ideal con C 3 R/ se expande adiabática y reversiblemente desde un estado inicial con 300K y atm, hasta un estado con 0,5atm. Calcular Q, W, U y S. 7. Calcular S cuando se mezcla mol de N con 3 moles de O a 5ºC, siendo la final atm. La inicial de cada gas es atm. 8. Una muestra de H se encuentra en un cilindro de sección transversal de 50cm dotado de un pistón. El inicial a 5ºC es 500cc y la = at. Calcular el ΔS del sistema cuando el gas, supuesto ideal, se expande de forma isotérmica a lo largo de 0cm. 9. Calcular el cambio de entropía cuando Ar a 5ºC y atm, en un recipiente de 500 cc, se expande hasta 000 cc y simultáneamente se calienta hasta 00 ºC. C, 48 J / Kmol g de Sn (capacidad calorífica molar 6, cal/k.mol) inicialmente a 00ºC y 00g de HO (capacidad calorífica molar 8 cal/k.mol) inicialmente a 5ºC, se mezclan en un calorímetro. Suponiendo que las capacidades caloríficas son constantes, calcule a) La final del sistema, b) La variación de S del Sn, del HO y del universo. 3. Siendo los calores específicos del hielo y del agua liquida a 0ºC, y 4,8 J K - g - respectivamente, y la entalpía de fusión del hielo 33 J g -, calcular el cambio de entropía de la congelación de mol de agua sobreenfriada a -0ºC.

6 3. Calcular U, H e S para el proceso: HO(liq, 0ºC,at) HO(g, 50ºC,at), a partir de los siguientes datos: C( liq) 8,0 cal / Kmol, Cg ( ) 8,6 cal / Kmol y H (00º C, at ) 970 cal / mol 33. La ecuación de estado de cierto gas es ( B) R y su capacidad calorífica es C a b c. Deduzca la expresión para el cambio de entropía de mol de este gas desde el estado definido por i, i, hasta el estado f, f. 34. Dos moles de un gas ideal son comprimidos isotérmicamente y reversiblemente a 00 C a partir de una presión de 0 a 5 atm. a. Encuentre los valores de G y A para el proceso b. Cuáles son los valores de U, HS, Q y W para el proceso? 35. El volumen molar de C6H6 (l) es 88.9 cc a 0 C y atm. Asumiendo que el volumen es constante, encuentre G y A para la compresión de mol del líquido desde a 00 atm. 36. Calcule G y A para la congelación de un mol de agua a 0 C y atm. 37. roblema 4.3. (Levine). Use las ecs (4.30), (4.4) y (4.48) para llegar a la relación: C p. Los volúmenes de las sustancias aumentan aproximadamente de forma lineal con, así que: es generalmente bastante pequeño. En consecuencia, la dependencia de Cp con la presión puede despreciarse a menos que se manejen presiones muy elevadas. Ec C p H z z Ec y x x y H Ec G H 38. erifique la ecuación de Gibbs Helmoltz: U 39. Demuestre que: C

7 40. roblema 4.4. (Levine) Dado que para CHCl3 a 5 C y atm, =.49 gr/cc, C p 6 Joule / mol. K,.33x0 K, 9.8x0 atm. Calcule C v para CHCl3 a 5 C y atm. 4. roblema 4.5. (Levine). ara un liquido con valores típicos = 0-3 K - = 0-4 atm - = 50 cm 3 /mol C = 40 cal/mol.k p Calcule: H a) H b) c) U d) S e) S f) C g) A U 4. roblema 4.6. (Levine). Demuestre que a) Comenzando por la ecuación de Gibbs para du U b) artiendo de 43. Dada la siguiente reacción Fe3O4 + ½ O 3FeO3 Magnetita Hematita H98, cal/mol S98, cal/mol.k Determine si es posible convertir magnetita en hematita a una temperatura de 500 K.