Gases Y Mezcla De Gases Ideales

MEZCLAS DE GASES IDEALES Y GASES REALES TERMODINÁMICA (1212) SEMESTRE 2015-1 PROFESORES: OMAR HERNÁNDEZ / JUAN ENRIQUE ROMERO Fecha de entrega: lunes 22 de septiembre de 2014.

1. El Aérospatiale-BAC Concorde mejor conocido como Concorde, fue un avión supersónico utilizado para el transporte de pasajeros. Fue construido a partir del conjunto de los trabajos de los fabricantes British Aircraft Corporation británico y Aérospatiale francés. En 1969 realizó su primer vuelo, entrando en servicio en 1976 y volando durante 27 años, hasta su salida de circulación en 2003. Sus principales destinos fueron los aeropuertos de London Heathrow en Londres, Reino Unido; París Charles de Gaulle en París, Francia; el JFK en Nueva York, el Dulles en Washington, ambos en Estados Unidos. Podía llegar a los destinos en la mitad del tiempo de lo que tardaba un avión comercial convencional debido a su mayor velocidad.

Presurización de la cabina La cabina del avión se mantenía por lo general, en cuanto a presión, al equivalente de una altitud con respecto al nivel del mar de 2100 m. Los aviones subsónicos (convencionales) suelen volar a una altura promedio correspondiente a una presión atmosférica de 147.5 hPa, pues por encima de ella las condiciones atmosféricas pueden poner en riesgo la integridad física de los pasajeros. El diseño y presurización especial de la cabina del Concorde le permitía volar hasta una altura máxima de 60 000 ft. La aeronave también estaba equipada con sistemas de reserva de aire para aumentar en casos de emergencia la presión en la cabina. Sus ventanas eran más pequeñas de lo normal para ralentizar cambios bruscos en la presión atmosférica de la cabina en relación al exterior. A partir de un análisis mediante una sonda se determinó que a estas alturas de la tropósfera, el aire tiene la siguiente composición: Componente: %Volumen Nitrógeno 78.000 Oxígeno 21.000 Argón 0.465 Neón 0.500 Dióxido de carbono 0.035

Con esta información, calcular: A) La presión a la cual se mantenía la cabina del avión en Pa y mmHg considerando una temperatura promedio de 16°C. B) La altura promedio en ft a la cual vuelan los aviones convencionales, si se sabe que a esa altura corresponde una temperatura atmosférica de −57.71°C. C) La temperatura en °C, a la que se encuentra el exterior del concorde cuando este alcanza una altura máxima según su diseño, sabiendo que la presión atmosférica correspondiente a dicha altura es de 0.685 psi. D) Aplicando lenguaje termodinámico ¿Qué tipo de paredes debe poseer el fuselaje del avión para asegurar la integridad física de los pasajeros?

2. Una mezcla gaseosa de hidrocarburos, cuya composición se desconoce, está constituida por metano (CH4) y etano (C2H6), la cual tiene una densidad de 0.85 g/L a 200°C y 1.5 bar. ¿Cuál será la composición de la mezcla en fracción mol y en % masa?

3. Para una mezcla gaseosa que contiene CO2 y H2S, se realizaron diferentes mediciones de la densidad de la mezcla gaseosa como función de la presión manométrica a 74.6ºC, cuando la presión barométrica local es de 650 torr, cuyos datos se muestran en la tabla de la derecha. Determina la masa molar de la mezcla y la composición en % mol.

4. En un recipiente ubicado en la Ciudad de México (Patm = 11.31 psi), se introduce una mezcla gaseosa, a 400°F que contiene 0.3 lb de SO2, 0.7 lb de Cl2 y 0.45 lb de Ar. La presión manométrica es de 13.56 psig. Con esta información, calcula: A) El volumen que ocupa la mezcla gaseosa (en ft3). B) Las presiones parciales de cada componente (en psi). C) La densidad de la mezcla a esas condiciones (en lb/ft3).

5. En los tanques de buceo se emplean mezclas de helio y oxígeno para evitar la parálisis por inmersión. Para una expedición científica, se preparó una mezcla de ambos gases, para lo cual, se bombearon 12 L de O2 a 15ºC y 1 atm junto con 46 L de He a 35ºC y 0.75 atm. Los gases se mezclaron a una temperatura de 25ºC en un tanque cuya capacidad es de 5 L. Con esta información, calcula: A) La presión total que ejerce la mezcla gaseosa de He y O2 en el tanque. B) La masa total de la mezcla gaseosa de He y O2. C) Los volúmenes parciales de cada gas en la mezcla de He y O2. D) El número de moléculas de ambos gases presentes dentro del tanque. E) ¿A qué temperatura (en ºC) deberá almacenarse esta mezcla gaseosa de He y O2 dentro del tanque de 5 L para que la presión total sea de 9.4 atm?

6. Se calentó una muestra de 1g de clorato de potasio sólido (KClO3) en un tubo de ensayo (como puede observarse en la figura de la derecha), y está se descompone parcialmente según la reacción:

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