Ejercicios 1 [PDF]

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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL PROGRAMA DE ESTUDIOS DE INGENIERIA AMBIENTAL OXAPAMPA

Año de la lucha contra la corrupción y la impunidad

UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN Programa de estudios de Ingeniería Ambiental

NOMBRE: Bruce Luis Vega Hassinger DOCENTE: Ing. Edson Ramos Peñaloza MATERIA: FISICOQUIMICA SEMESTRE: V

2021

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1. ¿Qué es un sistema termodinámico? De tres ejemplos. sistema es el módulo de elementos que se encuentran interrelacionados entre sí y que mantienen interacciones. Termodinámico, por su parte, es el sector de la física que se encarga de estudiar los vínculos que establece el calor con las demás formas de energía. por ende un sistema termodinámico se define como una cantidad de materia o una región en el espacio sobre el cual la atención se concentra en el análisis de un problema, puede experimentar transformaciones internas e intercambia energía y/o materia con el entorno externo.  Una Olla de Presión es un Sistema Cerrado, pues encierra el alimento a cocer y es inevitable que se transmita calor a los alrededores. Se convierte en un Sistema Abierto cuando empieza a liberar presión arrojando vapor hacia afuera.  La electricidad generada por el reactor es producto de la fisión del uranio (u otros elementos) en una reacción atómica controlada que permite generar mucha energía aprovechable, pero también desechos tóxicos que deben ir a dar a algún lugar del entorno.  La Tierra opera sin intercambios de materia con respecto al vacío que la circunda o a los demás planetas y objetos celestes, pero recibe energía solar constantemente, sin la cual la vida sería poco probable. 2. ¿Qué entiende por equilibrio termodinámico? Cite 3 ejemplos. Es aquel estado en el cual se igualan las temperaturas de dos cuerpos, las cuales, en sus condiciones iniciales presentaban diferentes temperaturas. Una vez que las temperaturas se equiparan se suspende el flujo de calor, llegando ambos cuerpos al mencionado equilibrio termodinámico. “Sistema que se halla en equilibrio mecánico si la resultante de las fuerzas que actúan sobre él es nula. Se halla en equilibrio térmico si todas las partes o cuerpos que lo forman están a la misma temperatura” (Colectivo de autores, 2001: Física onceno grado. La Habana.)  La medición de la temperatura corporal a través de un termómetro funciona de esa manera. La duración prolongada que debe tener el termómetro en contacto con el cuerpo para poder cuantificar de verdad los grados de temperatura se debe justamente al tiempo que tarda en alcanzarse el equilibrio térmico. Fuente: Enciclopedia de Ejemplos (2019). "Equilibrio Térmico". https://nucleovisual.com/ -el-equilibrio-termico-formula-ejemplo-y-ejercicios  Si introducimos un recipiente de vidrio con agua fría dentro de uno mayor con agua hirviendo, el flujo de calor entre ambos enfriará el agua caliente y calentará la fría, hasta alcanzar un nivel de equilibrio térmico intermedio. Fuente: https://concepto.de/equilibrio-termico/#ixzz6vEZz6OLu

 Si colocas 1 litro de helado a temperatura ambiente, se derretirá más lentamente, en comparación ¼ de litro del mismo helado. Esto se debe a la ecuación en la que la masa determina las características del equilibrio térmico. Fuente: https://www. -equilibrio-termico/#ixzz6vEZmKcsc

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3. Describa la ley cero de la termodinámica. De 2 ejemplos. La ley cero, conocida con el nombre de la ley del equilibrio térmico, fue enunciada en un principio por Maxwel y llevada a ley por Fowler. Esta ley nos permite comparar la energía térmica de tres cuerpos distintos A, B, y C. Si el cuerpo A se encuentra en equilibrio térmico con el cuerpo C (tienen la misma temperatura) y B también tiene la misma temperatura que C, entonces A y B poseen igual temperatura. Otra forma de enunciar este principio es argumentar que al poner en contacto dos cuerpos con distintas temperaturas, intercambian calor hasta que sus temperaturas se igualan. La ley cero de la termodinámica establece que "si dos sistemas que están en equilibrio térmico con un tercer sistema, también están en equilibrio entre sí". También se la conoce como principio cero de la termodinámica. Si A está en equilibrio con B y A también está en equilibrio térmico con un tercer cuerpo C, podemos concluir que B está en equilibrio térmico con C. fuente: https://www.fisicalab.com/apartado/principio-cero-termo 4. La densidad del oro es 19,3 g/cm 3 a temperatura ambiente y I atm. (a) Exprese esta densidad en kg/m3 (b) Si el oro se vende a $ 840 la onza, ¿por cuánto se vendería un metro cúbico? Una onza= 480 granos; 1 grano= (1/7000) libra; una libra = 453,59 g a)

19.

3g a kg/m 3 3 cm

g 1 kg 1000000 c m3 19.3 x x c m 3 1000 g 1 m3 ¿ 19300

kg m3

b)

1 libras 700 =0.069 libras 1 gramo

480 granosx x= x=

0.069 libras x 453.59 gr =31.298 gr 1 libra

31.298 grx

1 kg 1 L 1 m3 x x 1000 g 1 kg 100 L

¿ 0.0000312 ¿ 3.12 x 1 0−5 m3 3,12 x 1 0−5 m3 1 m3

800 $ x$

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x $=

1 m 3 x 800 $ 3,12 x 1 05 m 3

¿ 2,5641 x 1 07 ¿ $ 25641025,641026 5. Un matraz sellado con una capacidad de 1 dm3 contiene 1 g de etano. El matraz es tan débil que reventara si la presión supera 10 5 Pa. ¿A qué temperatura la presión del gas excederá la correspondiente a la temperatura de explosión?

Masa=1 g Peso molecular=30.07 g/mol P=10 5 Pa ⇒ 0.99 atm V =1 L P V =nRT

n=

masa pesomolecular

n=

1g 30.07 g /mol

n=0.033 moles 10 atm∗1 L=0.166 moles∗0.082 L∗atm/mol∗K∗T T=

0.99 atm∗1 L (0.033 moles∗0.0821 L∗atm/mol∗K)

T =365.40 K

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6. Un globo lleno con 10.5 L de Ar a 18 °C y 1 atm asciende en la atmosfera a una altura en que la presión es de 248 Torr y la temperatura es de –30.5°C. ¿Cuál es el volumen final del globo?

P1V 1 P2V 2 = T2 T1

V 2=

P1 V 1 T 2 T 1 P2

 Condición 1:

P1=1 atmV 1=10.5 LT 1=18 ° C ( se utiliza escala kelvin en gasesideales ) T 1=18+273.15=291.15 K  Condición 2:

Se convierte Torr a atm : P2=248 Torr=0.326316 atm T 2=−30.5+273.15=242.65 K V 2=? Reemplazamos:

V 2= V 2=

P1 V 1 T 2 T 1 P2

1∗10.5∗242.65 291.15∗0.326316

V 2=26.81726 L 7. Para cierto hidrocarburo gaseoso, 20,0 mg ejercen una presión de 24,7 torren un recipiente de 500 cm 1 a 25 ºC. Calcule la masa molar y el peso molecular, e identifique el gas.

24.7

500

torr∗1 atm =0.0325 atm 760 torr

cm3∗1l =0.5l 1∗103 cm3

m RT → Pm Pm m RT 0.02 g∗0.082 atmL/ Kmol∗298.15 K ¿ = PV 0.0325 atm∗0.5 L PV =nRT → PV =

¿ 30.09 g /mol El hidrocarburo será C 2 H 6, el etano.

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8. La presión barométrica en la atmosfera de la Tierra disminuye con la altura por encima del nivel del mar en la forma P =P0 e i i Donde: Pi :

P

− Mi gz RT

es la presión parcial a la altura z,

0 i:

es la presión parcial del componente i a nivel del mar,

g: R: T:

es la aceleración de la gravedad, es la constante de los gases y es la temperatura absoluta.

Considere una atmosfera que tiene la composición x N =0.6 y x CO =0.4 y que T = 300 K. cerca del nivel del mar, la presión total es 1 bar. Calcule las fracciones molares de los dos componentes a la altura de 50 km. ¿Porque es diferente la composición de su valor a nivel del mar? 2

P N =X N ∗PT 2

2

nN

PN =

2

n N +nCO

2

2

∗PT 2

(0.6 /28) ∗1=0.706 g/mol 0.0305

PN = 2

PCO = 2

(0.4 /44) ∗1=0.298 g /mol 0.0305

Hallaremos el volumen de N 2 y CO 2

V =(n ¿ ¿ N 2∗R∗T )/P ¿ VN= 2

0.0214∗8.314∗10−2∗300 0.761 = =0.01522 L 0.7016 50

V CO = 2

9.0909∗10−3∗8.314∗10−2∗300 0.760 = =0.0152 L 0.2981 50

Hallaremos el número de moles de N 2 y CO 2

nN = 2

Pi V 0.706∗0.01522 0.012 −4 = = =4.8112∗10 mol RT 8.314∗10−2∗300 24.942

nCO = 2

Pi V 0.298∗0.0152 4.5296∗10−4 −5 = = =1.816∗10 mol RT 8.314∗10−2∗300 24.942

fracciones molares

2

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XN = 2

4.8112∗10−4 =0.962 4.9928∗10−4

X CO = 2

1.816∗10−5 =0.03 4.9928∗10−4