Garcia Jimenez Actividad 2

Resuelve los siguientes problemas

1. Se mantienen 50 lt de CO a 210 KPa y 127 C. Determine la masa del gas ideal en kg. °

= 127° 127° + 273 273.1 .15 5 = 400. 400.15 15°° = 8.3144 8.31447 7

1

50

1000

=

·

= 0.05 0.05 210

=

(8.31447

=

∗

= 28.0 28.01 1

·

(0.05 ·

= 28.0 28.01 1

·

)

= 3.1559 559 × 10

)(400.15 )

(3. (3.155 155 × 10

) = 0.08 0.0883 837 7

Resultado: . 2. Se van a almacenar 1,500 1,500 kg de propano (CH8) en un recipiente a 42°C y 450 kPa. ¿Qué volumen deberá tener el recipiente en m3? 1500 = 44.1 44.1 / = = = 34.0 34.01 1 44.1 / °

= 47° 47° + 273. 273.15 15 = 315. 315.15 15°° 34.0 34.01 1 =

(8. (8.3144 3144

=

·

)(315.15° )

·

= 198.0 198.035 35

450

Resultado: . 3. Un tanque rígido tiene un volumen de 3 m3 y contiene un gas cuya masa molecular es 30, a 8bares y 47°C. Debido a una fuga de gas, éste escapa hasta que la presión es 3 bares a 27 C. ¿Qué ¿Qué volum volumen, en, en en m3 ocupa el gas que q ue escapó, a un 1 bar y 22°C?

1= ° 2= ° 3= °

= 47° 47° + 273. 273.15 15 = 320. 320.15 15°° = 27° 27° + 273. 273.15 15 = 300. 300.15 15°° = 22° 22° + 273. 273.15 15 = 295. 295.15 15°° =

8

= 0.08314 83144 4 =

= 0.083 0.083144 144

·

= 30

(3 ·

) ·

= 0.902049 (320° )

(0.902049 (0.902049

) = 27.0614 27.0614

·

·

=

3

= 0.083144 =

·

=

(3 ·

(0.360634

= 27.0614

−

=

= 0.3606364 (300.15° )

·

= 30

.

)

−

10.8190928

16.2423072

=

) = 10.8190928 = 16.2423072

= 0.54141024

30

·

=

0.54141024

·

0.083144

=

·

295.15°

·

1

= 13.28629

Resultado: . 4. Un tanque conti ene dióxido de carbono a 500 kPa y 40 C. En el tanque ocurre una fuga que no se detecta hast a que la presió n ha bajado a 340 kPa. Si la temperatur a era 20°C en el mom ento en que se detectó la fuga, determine la masa que ha escapado, la masa inici al eran 15 kg . ◦

= 8.31447

°

= 44.01

·

· = 40° + 273.15 = 313.15° =

=

·

·

° =

0.3408

15 44.01

=

=

=

·

·

)(313.15° )

500 340

=

(1.774651

8.31447

=

= 0.3408

/

(8.3144

= 20° + 273.15 = 293.15°

·

·

= 44.01 −

= 15

·

)

= 0.247554

(293.15 )

0.247554 −

= 1.774651

10.89487949

= 10.89487949 = 4.10512051

Resultado: m=10.8948 5. Un globo de 20 m de diámetro se llena con helio a presión manométrica de 2.0 atm. Un hombre se encuentra parado en la canastilla susp endida debajo d el globo y un cable de restricci ón unid o a la canastil la impide que éste se eleve. El globo (sin inclui r el gas que contiene), la canastilla y el hombre tienen una masa combinada de 150kg. Ese día la temperatura es de 24 C y se obti ene una lect ura barom étrica de 760 mm Hg. ◦

a) Calcule la masa (kg) y el peso (N) del helio en el globo. = 24° + 273.15 = 297.15° · = 0.082057 · 4 4 = =   (10 ) = 4188.79 3 3 =

+

= 2

+ 1 ·

0.082057 =

·

=

= 3 297.15 = 8.12774

3

= 8.12774 =

=

1 4.0026 4188.79

= 2.03061 = 2062.8168

2.03061 =

·

= 2062.8168

(9.8066

) = 20204.609

Resultado: m=2062.81kg peso=20204.609N b) ¿Cuánta fuerza ejerce sob re el globo el cable de restr icción? (Recuerde: la fuerza de flot ación sobre un objeto sumergido es igual al peso del fluido,  en este caso , aire que desplaza el objeto. Desprecie el vo lumen de la canastilla y su c ontenido.)  –

= 1.2

=△

Resultado: F=41899.34N

·

·

 –

= 0.18

= (1.2

−

  0.18

)(4188.7902

)(9.8066

) = 41899.34

c) Calcul e la aceleración ini cial del glob o cuando se libera del cable de restri cción. =

=

41899.34 2212.81

= 18.9349

Resultado: . a= d) ¿Por qué dejará de elevarse el glob o tarde o temprano? ¿Qué datos serían necesarios para calcul ar la altitud a la cual se detendrá? Esto sucede debido a que la su densidad del globo se iguala con la del aire porque la densidad del aire no es la misma en cualquier punto llega un momento en que su densidad es igual y por lo tanto el globo baja. Los datos necesarios son las presiones, temperaturas y su densidad 6. Una mezcla de gases ideales cont iene 35 % de helio , 20 % de metano y 45 % de nitró geno por masa a 2 atm absol uta y 90 C. Calcul e: Densidad del helio=180gr/L a) La presión parcial de cada com ponente. ◦

=

=

35% 0.063

180

→

20% 4.5%

=

= 0.063

4.0026

0.036 = 0.081 =

0.036 16.04 0.081 28

= 0.015739 = 0.002244 = 0.002892857

= 0.015739 + 0.002244 + 0.002892857 0.015739 = × 2 = 1.507849 0.020876157 =

=

0.00224438 0.020876157 0.002892857 0.020876157

× 2

× 2

= 0.2150185

= 0.2771445913

= 0.020876157

Resultado: = . =

.

=

.

b) La fracción másica de metano. = 28 =

.

=

= 0.107506

.

=

=

63

= 0.35

180

Resultado: =

.

c) El peso molecular prom edio del gas = 0.020876157 =

0.35

=

+

4.0026

 

1 0.20

+

16.04

  0.45

= 8.622

28

Resultado: = 8.622 d) La densidad del gas en kg/m3 =

= =

2

(.08622

)

0.082

(363.15° )

==

.

×

= 5.7907 × 10