Problemas Resueltos - II Unidad

PROBLEMAS DE TERMODINÁMICA II UNIDAD 1. Usando las relaciones de presión de vapor  – temperatura para el CaF 2 (α) , CaF2 (β) y CaF2 líquido y calcular:

ln  =  54350  4. 5 25   56. 5 7  ln  = 53780  4. 5 25   56. 0 8  ln  = 50200   4.525 53.96  =54350     53780  56. 5 7 =   56. 0 8   5435056. 5 7    5378056. 0 8 =   570 = 0. 4 9  = 1163°  = −    4.5251163° 56.57 = 2.52 10−  =  53780    50200  56. 0 8 =   53. 9 6   5378056. 0 8    5020053. 9 6 =  3580 =2.12  = 1688.68°  = 53780 1689  4.5251689° 56.08 = 8.35 10− 1 = 50200   4.525 53.96  = 2776°

A. Las temperaturas y presiones de los puntos triples para los equilibrios CaF 2(α) CaF2 (β) - CaF2 (V) y CaF2 (β) - CaF2 (L) - CaF2 (V)





B. La temperatura normal de ebullición del CaF2.

C. El calor latente molar de transformación CaF2(α) (1)

 = ∆

CaF2 (β)

4. 5 25 →= 5 4350  =543504.  525 2 ∆  = =53780   4.525   →→  == 8.537804. 5 25 3145435053780 → = 4739 D. El calor latente molar de fusión del CaF 2 (β) Ln PCaFe = - 50200/T  – 4.525Ln + 53.96

dLn PcaFe/Dt = 50200/T2 –

 /         2

4.525/T =

>

(B-L) =

(B-V) -

= 8.314 (53780- 20200)

ln= =373° 7611  0.79517.16  = 3.5510  á   °

 = 29765

2. Calcular la presión aproximada requerida para destilar mercurio a 100 °C

°     °.

3. Un mol de vapor de  de presión y  en un recipiente rígido de volumen fijo. La temperatura del recipiente y su contenido es enfriado a . A qué temperatura empieza la condensación de vapor de  y que fracción de vapor a condensado cuando la temperatura es de a) Cuando la condensación comienza en primer lugar: La presión del vapor debe obedecer: PV = nRT y lnP (l) SiCl4 = -3620 / T + 10,96 atm Cuando la condensación comienza primero el vapor todavía contiene 1 mol de SiCl4 Por lo tanto P (VAP) = NRT / V = (1 mol) (0.082) T / V.  Necesita V: a partir de los datos en el problema en 350K, 1mole de vapor tiene P = 1 atm: V = 1 (0.082) (350) / 1 = 28.7L P(VAP) = (1 mol) (0,082 L.atm.

−−

T/28.7L (ecuación 1)

lnp(l) SiCl4 = -3620 / T + 10,96 atm. (Ecuación 2)

Ecuacion (1) y (2) y resolver para T: T = 328.4K. P = 0,939 y atm b) Fracción de vapor condensado a 280K. En 280K: lnp (l) SiCl4 = -3620 / 280 + 10,96 atm; p (l) SiCl4 = 0,14 atm

Con muchos moles de vapor? Se usa PV = nRT n = (0.14) (28,7) / (0.082) (280) = 0,175 moles vapor. Por lo tanto tiene (1-0,15) = 0,825 moles de líquido. 82,5% del SiCl4 se ha condensado.

ln  =  15780 0.755 19.25 ln  =  15250 1.255 21.79     ó    = ∆  = 15780 0. 7 55  = ∆    ∆1 = 157800. 755 ∆1 = 157800.755   ó   = ∆  = 15250 1. 2 55  = ∆    ∆1 = 152501. 255 ∆1 = 152501.255 →∆1 > ∆2

4. Las presiones de vapor del zinc han sido escritas como:

¿Cuál de las dos ecuaciones es para el zinc sólido? 





Para la ecuación 1 el zinc es sólido.  Para la ecuación 2 el zinc es líquido.



5. A la temperatura normal de ebullición de fierro,

°= =°, .°−/°

cambio de la presión de vapor de  líquido con la Calcula el valor latente molar de ebullición del fierro a

 = ∆ ∆= :  .  (8.314 )3330° = ∆ 0. 082061. ° 3385.03 .  101.3 .   = ∆ ∆ = 342.93  56. 2 ° 2 ln  =  3116  16.01 2 8330  2 25° 2

la velocidad de .

.

SOLUCION:

6. Bajo el punto triple de

la presión de vapor de

sólido está dado por:

El calor latente molar de fusión del  es  . Calcular la presión de vapor ejercida por el  líquido a  y explique por qué el sólido es llamado “hielo seco”.

.. °  ó  ° ∆∆ == 19. 4718.92   ∆∆= 0.5 5=4810  ó   :  = ∆∆  + ∆     ∆  = ∆   = ∫  = ∆ ∫  1.  4810       620 101. 3  2 1 = (0.55 )111000    1  600 2 1 = 2821 

7. Los volúmenes molares del plomo sólido y líquido a la temperatura normal de fusión del plomo son de  respectivamente. Calcular la presión que debe ser aplicada al plomo para incrementar su .

2 = 2822    . °. . ° ln =      ó 1: ln0.3045 = 478°   478 1.1.1189478°  89 = 478° =  478 568.38 =  478   ó 2: ln0.9310  = 520    520° 0.0.00715520°  715 = 520°= 520 37.178 =  520  1  2: 568. 3 8 =  478 37. 1 78 =  5201 531. 2 0 = 42 12. 65 =  1:   = 6615.08  : ln =    0 8 ln1  =  6615.    12.65 0 = 6615.08 12.65  = 522.93°

8. Las mediciones de la presión de vapor saturada del líquido dan  a  y a  a . Calcular la temperatura normal de ebullición del

3 10−2 → 3

9. ¿A qué temperatura debe el a una presión parcial de

 ser calentado en una atmósfera que contiene para causar su descomposición?

2 ó: ∆° = 117600170 ∆ = []   : ∆∆ == ∆° ∆ 117600170 [ ] − ∆ = 117600170 8.314 [10 ]  = 564.6°       O2 → 2 2  ó∆°: = ∆∆ ∆°∆° ==  3054066. 1 1  .  1 3054066.11 = 8.314     1. 3054066. 1 1 = 8. 3 14      10. 5   2  66.11 = 30540  = 461.96° ∆° = .  1 3054066.11 = 8.314     1. 3054066. 1 1 = 8. 3 14      10. 5   0. 2 1  3054066.11 = 6.487 72.59 = 30540  = 420.72°

10. Calcular la temperatura a la cual el  se descompone a metálica y cuando es calentado en: (1) Oxígeno puro  a de presión, (2) En aire.









gas,

11.

 28.2% 2  1273°

71.8%2

 están en equilibrio con una mezcla de gas de . ¿Cuál de las dos fases sólidas desaparece si la composición del gas se mantiene constante y la temperatura del sistema está decreciendo?.

 1400° 4  = 2  4 2  2 → 2 2  2 → 2 ∆ = 2729  ∆2 = ∆ = 907100175 4 = 24 ∆ = ∆2∆ ∆ = 974300179.312  729600204 =

12. ¿Calcular la presión de vapor del  ejercida a establece la siguiente reacción en equilibrio:

 

 por el sistema en el cual se

 + 204T) 2Mg(s) +Si(O2)  MgSiO4 )  -67200+ 4.13T Y Si + O2  SiO2 T

 = ∆/  = 8.134/8.71400273  = 0.00063968  = ²  = 0.0251929  3 1 3 1000° 1500° 3 100     ∆°∆° == 604000 5. 3 6l n  142. 0       759800 13.4ln 317.0   A TEMPERATURA DE 1400ºC ES:

13. Un gramo de  es colocado en un recipiente rígido y vacío de volumen a temperatura ambiente; y el sistema es calentado. Calcular: A. La temperatura más alta a la cual la fase  está presente. B. La presión en el recipiente a C. La presión en el recipiente a El peso molecular del

 es

14. Tres ecuaciones para la oxidación del Magnesio, según: las siguientes:

de

 O2 (g) =

; son

∆° = 608100 0.44ln 212.8.0       200 1030° 0.8   65.3816, 

Una de estas ecuaciones son para la oxidación del sólido, otra para el   líquido y la otra para la oxidación del  gaseoso. Determinar cuál ecuación corresponde a cada oxidación y calcular las temperaturas de fusión y ebullición normal del . 15.

 gramos de zinc líquido son colocados en un crisol a . Dos moles de aire son burbujeados a través del zinc líquido, y el gas alcanza el equilibrio con el líquido antes de salir del sistema. Si la presión total de gas permanece constante en  a través del proceso ¿Cuántos gramos de zinc metálicos son dejados en el crisol? Los pesos atómicos del  son .