Curso de Física Física I Gases ideales

Transcripción

1 Curso de Física Física I Gases ideales J 2 R = 8.14, k B = 1.8 J / K, = 1.01 Kmol T Kelvin = T Celsius P V = n o PV = Nk T B Problema 1.- Cuánta masa de helio está contenida en un cilindro de 0.0L a una presión de.0 atm y una temperatura de.0 C? La masa atómica del helio es 4 uma PV ( 1.01 )(0.0) Solución: El número de moles es: n = = = (27 + ) La masa es m = nm = kg = kg Problema 2.- Un tanque de oxígeno comprimido está a una temperatura de 27 ºC y a una presión de 2,00 kpa. Calcular la masa de oxígeno contenida en el tanque si su volumen es 0.12m. La masa molecular del O2 es 2 Solución: Primero calculamos el número de moles: pv pv=n n = p=2,00 kpa = 2,00x Pa T=27+27=00K V=0.12m R=8.14J/K pv (200x Pa)(0.12m ) n = = = 120 moles 8.14J/K(00K) Ya que cada mol es 2 gramos: Masa de oxígeno = 120 2g =.8kg Problema.- Calcular el peso molecular de un gas si.4 g de él guardados en un tanque de 7.0 L ejercen una presión de 60.0 atm a una temperatura de 4. C Solución: V = 7.L = 7. m T = = 18. 6K

2 1.01 P = 60 atm = 60.8 PV (60.8 )(7. Con estos valores tenemos: n = = 8.14( 18.6).4 La masa molecular es M = = ) = 17.2 moles Problema 4.- Cuántos moles de gas están contenidos en ml a 21.0 C y 70.0 mm Hg de presión? Solución: El problema nos da la siguiente información: 1L 1m 6 V = 890mL = 890mL = 890 m 00mL 00L T = = 294K 1.01 P = 70 mmhg = 70mmHg = mmHg 6 PV (0.999 )(890 ) n = = = 0.06 moles ( ) Problema g de H2 están contenidos en un contenedor de 2.00 L a 20.0 C. Cuál es la presión en mm Hg? mass 1.09g Solución: El número de moles es: n = = = 0. 4 molecular mass in grams 2g 1m V = 2L = 2L = 2 m 00L T = = 29K n (0.4)(8.14)( 29) Entonces la presión es: P = = = 6.64 V 2 En mmhg: 760mmHg P = 6.64 =,000 mmhg 1.01 Problema 6.- Calcular el volumen de.00 moles de un gas a 24.0 C y mm Hg de presión.

3 Solución: n = T = = 297K La presión es: 1.01 P = 762.4mmHg = 762.4mmHg = mmHg Y el volumen es: n (8.14)(297) V = = = 0.07 m P Problema 7.- Qué volumen ocuparán 20.0 g de argón en condiciones STP? mass 20 g = 0. molecular mass in grams 40 g STP significa presión y temperatura estándar: P = 1 atm = 1.01 s, T = 0 C = 27K, Entones el volumen es: n 0.(8.14)(27) V = = = m P 1.01 Problema 8.- Cuántos moles de gas estarán presentes en un gas atrapado en un contenedor de 0.0 ml a 2.0 C a una presión de 2.0 atmósferas? Solución: La información dada es: 1L 1m 4 V = 0mL = 0mL = 1 m 00mL 00L T = = 298K 1.01 P = 2.0atm = 2.atm = 2. 4 PV (2. )(1 ) n = = = 0.02 moles ( ) Problema 9.- Cuántos moles de un gas debería estar atrapados en un contenedor de 7.0 litros a C y una presión de 2.0 atm?

4 1m Solución: V = 7L = 7L = 7 m 00L T = = K 1.01 P = 2.0atm = 2.atm = 2. PV (2. )(7 ) n = = =.2 moles 8.14 ( ) Problema.- Si el número de moles de un gas se duplica a la misma temperatura y presión, el volumen crecerá o decrecerá? Solución: Se duplicará! Problema 11.- Qué volumen ocupará 1.27 moles de helio a condiciones STP? Solución: n = STP significa: P = 1 atm = 1.01 s, T = 0 C = 27K, Entonces el volumen es: n 1.27(8.14)(27) V = = = m P 1.01 Problema 12.- A qué presión 1.0 moles de nitrógeno a 2.0 C ocuparán 8.90 L? Solución: n=1. 1m V = 8.9L = 8.9L = 8.9 m 00L T = = 296K P n V 1.(8.14)(296) = = 414, =

5 Problema 1.- Qué volumen ocuparía 2.0 g de NO2 a.12 atm y 18.0 C? masa 2 g Solución: El número de moles es: n = = = masa molecular en gramos 44 g T = = 291K 1.01 La presión es: P =.12atm =.16 n 0.727(8.14)(291) Entonces el volumen es: V = = = 0.00 m P.16 Problema 14.- Encontrar el volumen de 2.40 moles de un gas cuya temperatura es 0.0 C y presión es 2.00 atm. Solución: El número de moles es: n = 2. 4 T = = 2K 1.01 La presión es: P = 2 atm = n 2.4(8.14)() Entonces el volumen es: V = = = 0.047m P Problema 1.- Calcular el peso molecular de un gas si.44 g de él almacenado en un tanque de 7.0 L ejerce una presión de 60.0 atm a una temperatura constante de. C Solución: Encontramos el número de moles: 1m V = 7.L = 7.L = 7. m 00L T = = 08. K 1.01 P = 60 atm = 60atm = PV (60.78 )(7. ) n = = = 17.8 moles ( ) Y el peso molecular es.44 g/17.8=1.99, así que el gas debe ser hidrógeno.

6 Problema 16.- Cuántos moles de gas están contenidos en 0.0 L a una presión de 0.0 atm a una temperatura de.0 C? 1m Solución: V = 0L = 0L = 0 m 00L T = + 27 = 08K 1.01 P = 0 atm = 0atm = 1. PV (1. )(0 ) n = = = 198 moles ( ) Problema 17.- Determinar el número de moles de kriptón contenidos en un tanque de.2 litros a.80 atm y 2. C. Si el gas fuera oxígeno en lugar de kriptón, sería la misma respuesta? Por qué o por qué no? PV ( )(.2 m ) = moles 8.14(298.6K) Oxígeno a esas condiciones nos daría el mismo resultado. Notar que la ecuación no contiene la masa molecular. Problema 18.- Determine el número de gramos de dióxido de carbono en un tanque de 40.6 ml a 1.80 atm y menos 0. C. Determine el número de gramos de oxígeno que el mismo contenedor tendría a la misma temperatura y presión. PV ( )(0.406 m ) = moles 8.14( ) La masa es: g=1.9 g Si fuera oxígeno la masa sería =1.42 g Problema 19.- Determine el volumen ocupado por 2.4 gramos de dióxido de carbono a condiciones STP (27.1) n Solución: = = 44 V = m p 1.01 s

7 Problema 20.- Una muestra de argón a condiciones STP ocupa 6.2 litros. Determine el número de moles de argón y la masa de la muestra Masa= =0.g Problema 21.- A qué temperatura 0.64 moles de neón ocuparán 12.0 litros a 1.9 atm? pv ( )( 12. ) Solución: T = = = K nr Problema 22.- Una muestra de 0.6 g de un gas ocupa L a condiciones STP. Cuál es el peso molecular del gas? Solución: Es 0.6 Problema g de un gas ocupa 11.2 L a condiciones STP. Encontrar la masa molecular del gas. Solución: Es 80.0 Problema 24.- Una muestra de 12.0 g de un gas ocupa 19.2 L a condiciones STP. Cuál es su masa molecular? , so M=12.0/0.87=14 Problema g. de un gas ocupa 48.0 L a mm Hg y 20.0 C. Cuál es su masa molecular? PV (700/ )(48 m ) = 1.8 moles 8.14(29.1K) M=96.0/1.8=48.98 Problema g. de un gas ocupa L a kpa y 0.0 C. Cuál es la masa molecular? PV (79.97 s)(4.167 m ) = moles 8.14(1.1K ) M=20.8/0.128=162.7

8 Problema 27.- A condiciones STP.00 litros de un gas desconocido tiene una masa de 9.0 gramos. Calcular su masa molecular. 0.19, entonces M= 9.0/0.19=70.9 Problema 28.- A condiciones STP 0.20 litros de un gas desconocido tiene una masa de 1.00 gramo. Calcular su masa molecular , entonces M= 1/0.0111=89.6 Problema 29.- A condiciones STP.0 ml de un gas desconocido tiene una masa de 0.20 gramos. Calcular su masa molecular , entonces M= 0.2/ =7. Problema g de un gas ocupa 4.0 L a 20. C y atm. Cuál es su masa molecular? PV ( )(4. m ) = moles 8.14(29.6K) Entonces M= 1.089/0.166=6. Problema g de un gas ocupa 20.0 ml a condiciones STP. Cuál es su masa molecular? Qué gas es? , entonces M= 0.19/0.0111=17 podría ser amoniaco. Problema 2.- Si gramos de un gas están encerrados en un contenedor de 0.00 litros a 27.1 K y atm, Cuál es la masa molecular del gas? Qué gas es? PV ( s)(0 m ) = 4.46 moles 8.14(27.1K) M=9.006/4.46=2 es hidrógeno.

9 Problema.- Un tanque de 0.00 litros a menos 1.00 C contiene gramos de helio and.00 gramos de nitrógeno. a. Determine el número de moles de helio en el tanque. b. Determine el número de moles de nitrógeno en el tanque. c. Determine la fracción molar de helio. d. Determine la presión parcial del helio. e. Determine la presión parcial del nitrógeno. f. Determine la presión de la mezcla. g. Determine el volumen que de la mezcla ocuparía a condiciones STP. Problema 4.- Determine el número de moles de kriptón contenidos en un tanque de.2 litros a.80 atm y 2. C. Si el gas fuese oxígeno en lugar de kriptón, sería la misma respuesta? Por qué o por qué no? PV Solución: El número de moles es n = = = 0.77 moles La respuesta es la misma si fuera oxígeno en lugar de kriptón, porque la ley universal de los gases no toma en cuenta la masa. Problema.- Un cilindro de O2 contiene 0 kg de oxígeno a T=2ºC y 6. Calcular el volumen del cilindro. Solución: Con la ecuación de los gases ideales: n pv=n V = p 0,000g El número de moles es: n = = 97.moles 2g Y el volumen es: 97.(8.14J/K)(298K) V = = 2.2m 6 Pa Problema a.- Un cilindro de O2 comprimido contiene 6.4 kg de oxígeno a T=26.8ºC y P=6atm. Calcular el volumen del cilindro. El peso molecular del oxígeno es 2 masa( en gramos) 6400 Solución: El número de moles es: n = = = 200 moles Masa molecular 2 La temperatura es: T = = 00 K 1.01 La presión es: P = 6atm = 6.78, atm

10 n Entonces el volumen es: V = = = 0.82 m P Problema 6.- Un buzo suelta una burbuja de aire de 1cm de radio at una profundidad de 4m (así que la presión absoluta es. atm) a una temperatura de 7ºC. Calcular el radio de la burbuja justo antes de salir a la superficie (donde la presión es 1.0 atm) si la temperatura es 17ºC. 4 Volumen de una esfera es πr, donde R es el radio P 1V 1 PV 2 2 Solución: El número de moles se mantiene igual en el proceso, entonces =, y T1 T2 de acuerdo con el problema: P1 =. atm T1 = = K 4 V 1 = π R 1 Adicionalmente: P2 = T2 = = K 4 V 2 = π R πr1 1 πr PV PV Entonces, = = R2 = R1 = 1.79 cm T T