Comportamiento de los gases

Problemas Química

1. Comportamiento de los gases
1. La presión que se ejerce sobre 25 litros de un gas aumenta desde 15 atm a 85 atm.
Calcular el nuevo volumen si la temperatura permanece constante.
P1*V1=P2*V2
???????????? ??????????????????∗???????????? ??????=???????????? ??????????????????∗??????
??????
??????
??????=
???????????? ??????????????????∗???????????? ??????
???????????? ??????????????????
=??????,???????????? ??????
2. La composición en volumen del aire es : 21,0 % de oxigeno, 78,06 % de nitrógeno y
0,94 % de argón. Calcular la presión parcial de cada gas en el aire a una presión total
de 760 mm.
21 g ??????
??????
?????? ?????????????????? ??????
??????
???????????? ????????????
??????=??????,?????????????????? ?????????????????? ??????
??????
78,06 g ??????
??????
?????? ?????????????????? ??????
??????
???????????? ?????? ??????
??????=??????,?????????????????? ?????????????????? ??????
??????
0,94 g Ar
?????? ?????????????????? ????????????
????????????,?????????????????? ?????? ????????????
=??????,???????????????????????? ?????????????????? ????????????
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??????
??????=
??????,??????????????????
??????,??????????????????+ ??????,??????????????????+ ??????,????????????????????????
=
??????,??????????????????
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=0,189
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??????
??????
=
??????,??????????????????
??????,??????????????????+ ??????,??????????????????+ ??????,????????????????????????
=
??????,??????????????????
??????,??????????????????
=0,804
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??????,????????????????????????
??????,??????????????????+ ??????,??????????????????+ ??????,????????????????????????
=
??????,????????????????????????
??????,??????????????????
=0,007


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??????
????????????=?????????????????? ????????????∗??????,??????????????????=??????,???????????? ????????????
3. Una vasija abierta, cuya temperatura es de 10ºC se calienta a presión constante,
hasta 400ºC. Calcular la fracción del peso de aire inicialmente contenido en la vasija,
que es expulsado.
Supongamos un volumen de 1 L
La cantidad de gas inicial será:
??????
????????????=??????
??????????????????
??????;??????
??????=
??????
????????????
????????????
??????

La cantidad final será:
??????
??????=
??????
????????????
????????????
??????

Como que la presión es constante, la fracción de aire expulsado será:
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??????−??????
??????
??????
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??????−
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−
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??????
??????
=
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??????
??????????????????
−
??????
??????????????????
=??????,??????????????????
Por tanto la fracción de aire expulsado es 58 %

2. 4. El aire de un neumático de automóvil se halla a una presión de 30 libras/pulgada
cuadrada, siendo la temperatura de 20ºC. Suponiendo que no existe variación en el
volumen del neumático, ¿Cuál será la presión si la temperatura aumenta a 104º F?
???????????? ????????????????????????????????????
??????????????????????????????????????????
??????
??????,????????????????????????????????????
?????? ??????????????????????????????
??????????????????????????????????????????
??????
(??????,?????????????????? ????????????)
??????
=??????,?????????????????? ????????????/????????????
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??????,??????
=????????????º??????
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=
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=
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(??????????????????+????????????)
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??????=
??????,??????????????????
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??????
∗????????????????????????
????????????????????????
=??????,???????????? ????????????/????????????
??????

5. ¿Cuántos globos esféricos de goma, de 6 litros de capacidad, pueden llenarse en las
condiciones normales con el hidrógeno procedente de un tanque que contiene 250
litros del mismo a 68ºF y 5 atm de presión ?
Condiciones iniciales:
V
1= 250 L
P
1= 5 atm
T1=273+
????????????−????????????
??????,??????
=??????????????????+????????????=?????????????????? ??????
Condiciones finales:
V
2?
P
2=1atm
T2=273 K
??????
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??????
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?????????????????? ??????
=
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??????=
?????? ?????????????????? ?????????????????? ?????? ?????????????????? ??????
?????????????????? ?????? ?????? ??????????????????
=???????????????????????? ??????
Por tanto 194 globos
6. Se recogen 285 cm
3
de nitrógeno sobre mercurio a - 10ºC y presión de 778 mm.
Calcular el volumen que obtendremos al recogerlo sobre agua a 40ºC y presión de 700 mm. La presión de vapor de agua a 40ºC es 55,3 mm.
Supongamos q el mercurio no tiene presión de vapor a co nsiderar.
Condiciones iniciales: V
1= 285 cm
3

P
1= 778 mm
T
1=263 K
Condiciones finales:
V
2?
P
2=700 -55,3=644,7 mm ( El gas final es una mezcla de nitrógeno i agua)
T
2=313 K

3. ??????
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7. Una muestra de aire está saturada en un 50% con vapor de agua a 30ºC y se halla a
una presión de 700 mm. ¿Cuál será la presión parcial del vapor de agua si la presión
del gas se reduce a 100 mm? La presión del vapor de agua a 30ºC es 31,8mm.
La presión del vapor de agua en la mezcla inicial será:
31,8/2 mm=15,9 mm

Suponiendo volumen inicial de 1 L de gas. Al reducir la presión a 100 mm el Volumen
aumentará a 7 L si la temperatura es constante.
Aplicamos la ecuación de los gases al vapor de agua.
????????????∗????????????,?????? ????????????=????????????∗??????
??????
??????
??????=??????,???????????? ????????????
8. Una muestra de 500 litros de aire seco a 25ºC y 750 mm de presión se hace burbujear
lentamente a través de agua a 25ºC y se recoge en un gasómetro cerrado con agua.
La presión del gas recogido es de 750 mm. ¿Cuál es el volumen del gas húmedo? La
presión de vapor del agua a 25ºC es 23,8 mm.
Presión del gas seco recogido: 750 - 23,8 =726,2 mm
Aplicamos la ecuación de los gases al aire seco:
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??????
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??????
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?????????????????? ??????
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??????=??????????????????,?????? ??????
9. En un edificio con acondicionamiento de aire se absorben desde el exterior 1000
litros de aire, a la temperatura de 11ºC, presión de 780 mm y humedad relativa del
20 %. Dicho aire pasa a través de los aparatos adecuados, donde la temperatura
aumenta a 20ºC y la humedad relativa a un 40 %. ¿Cuál será el volumen ocupado por
dicha masa de aire, si la presión en el edificio es de 765 mm? Las presiones de vapor
de agua a 11ºC y 20º C son , respectivamente 9,8 mm y 17,5 mm.
Datos del aire absorbido:
V
1=1000 L
P
T=780 mm

4. P(vapor)=9,8*20/100=1,96 mm
P(aire seco )=780- 1,96 =778,04 mm
T
1= 273+11= 284 K
Datos finales:
T
2=20+273 =293 K
P
T= 765 mm
Pvapor = 17,5*40/100= 7 mm
P(aire seco)=765 – 7 = 758 mm
Aplicamos ecuación gases a aire seco:
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??????
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??????
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=???????????????????????? ??????
10. 10 litros de aire, saturados de humedad a 50º C y presión de 1 atm, se comprimen a
temperatura constante a 5 atm. Calcular el volumen final que se obtiene. (aunque la
presión se hace cinco veces mayor , el volumen no se reduce a la quinta parte , o sea
a 2 litros, como podría suponerse , debido a que la presión parcial del vapor de agua,
igual a 92,5 mm, no puede aumentar y parte de él, por disminuir el volumen, se
condensa al estado líquido. Como la masa de gas disminuye, el volumen obtenido
serpa menor que el supuesto).
Inicial:
V=10 L
Pt=1 atm= 760 mm
Pvapor =92,5 mm
Paire seco=760-92,5=667,5 mm
Final:
Pt=5 atm= (5*760) mm
P vapor=92,5 mm
Paire seco=5*760 – 92,5=3707,5 mm
Aplicamos al aire seco:
P
1*V1=P2*V2
667,5 mm*10 L=3707,5 mm*V 2

V2=1,8 L

5. 11. 1 litro de aire saturado de vapor de benceno a 20º C y a la presión total de 750 mm
se expande a dicha temperatura, en contacto con benceno líquido, hasta un volumen
de 3 L. La presión de vapor de benceno a 20º C es de 74,7 mm. Hallar la presión final
del aire saturado de vapor de benceno.
Paire =750 - 74,7 =675,3 mm
Aplicamos al aire seco:
P
1*V1=P2*V2
??????????????????,?????? ???????????? ????????????=????????????∗??????
??????
??????
??????=??????????????????,?????? ????????????
La presión total será:
P
T = 225,1 + 74,7 = 299,8 mm
12. 4,60 litros de aire a 40ºC y presión de 716,2 mm, saturado en un 70 % de vapor de
agua, se comprimen a 786 mm a la temperatura de 30º C. Calcular el volumen final
obtenido. Las presiones de vapor del agua a 40º C y 30º C son, respectivamente, 55,3
mm y 31,8 mm.
Condiciones iniciales:
V=4,60 L
P
T= 716,2 mm
P
vapor=0,7 *55,3 = 38,71 mm
P
aire = 716,2 - 38,71 = 677,49 mm
T=273 +40= 313 K
Condiciones finales:
P
T= 786 mm
T=303 K
Pvapor= 31,8 mm. Ha de estar saturado pues su presión inicial es superior a la de
vapor de agua a 30º C.
P
aire= 786 - 31,8 =754 ,2 mm
Aplicamos ecuación al aire seco:
??????
????????????
??????
??????
??????
=
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??????
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??????????????????,???????????? ????????????∗??????,???????????? ??????
?????????????????? ??????
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?????????????????? ??????
??????
??????=??????,???????????? ??????
13. Aire saturado en un 60 % de alcohol etílico, a 40º C y 760 mm, se comprime dentro
de un tanque de 100 litros de capacidad a 10,0 atm y 30º C. Calcular el volumen del
aire en las condiciones iniciales. Las presiones de vapor del alcohol etílico a 30º C y
40º C son, respectivamente, 78,8 y 135,3 mm de mercurio. Suponer nulo el volumen
del alcohol etílico condensado.
Condiciones iniciales:
Pt=760 mm
P alcohol=0,6 *135,3 = 81,18 mm
P aire = 760 - 81,18=678,82 mm

6. T=313 K
Condiciones finales:
V= 100 L
Pt=10,0 atm
Palcohol=78,8 mm ( saturado , la presión de vapor es inferior a la de vaor inicial)
Paire=10*760- 78,8=7521,2 mm
T= 303 K
Aplicamos al aire seco:
??????
????????????
??????
??????
??????
=
??????
????????????
??????
??????
??????
??????????????????,???????????? ???????????? ??????
??????
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?????????????????? ??????

??????
??????=
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??????????????????,???????????? ???????????? ?????????????????? ??????
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