PROBLEMAS DE LA UNIDAD Nº 1. GASES REALES.

1. Calcule el volumen, en metros cúbicos ocupados por 40 kg de CO2 en condiciones estándar.

2. Calcule el volumen ocupado por 88 lb de CO2 a una presión de 32,2 pie de agua y a una temperatura de 15ºC.

3. Diez pies cúbicos de aire a 70 ºC y 1 atm se calientan hasta 610 ºF y se comprimen hasta 2,5 atm. ¿Qué volumen ocupa el gas en este estado final?.

4. ¿Cuál es la densidad del nitrógeno a 27 ºC y 100 kPa expresadas en: a) SI, b) Americano de Ingeniería.

5. El análisis de un gas de combustión determina 14% de dióxido de carbono, 6% de oxígeno y resto de nitrógeno, si se encuentran a 400 ºF y 765 mmHg de presión: Calcule la presión parcial de cada componente. (Porcentajes molares)

6. Un cilindro de 5 pies cúbicos que contiene 5 libras de propano se coloca a la intemperie recibiendo el calor del sol. Un manómetro indica que la presión es 665 psig. ¿Cuál es la temperatura del propano en el cilindro? Aplique la ecuación de Van der Waals

7. Dos gramos mol de nitrógeno se colocan en un recipiente de 3 litros a –150 ºC. Calcule la presión del gas mediante la ley del gas ideal y la ecuación de Benedict-Webb-Rubin (BWR).

8. Un tanque de gas que tiene un volumen de 2,5 metros cúbicos contiene 1 kilogramo mol de dióxido de carbono a 200 K. Utilice la ecuación de estado propuesta por Redlich-Kwong para determinar la presión ejercida por el gas en las paredes del tanque.

9. Se suministra a un proceso dióxido de carbono a 200 K y 6,8 atm, a una velocidad de 1000Kg/h. Utilice la ecuación de estado de Redlich-Kowng para calcular la velocidad de flujo volumétrico.

10.En condiciones estándar un gas que se comporta como gas ideal se coloca en un recipiente de 4,13 litros. Por medio de un pistón, la presión se eleva a 31,2 psia, y la temperatura aumenta a 212°F. ¿Qué volumen ocupa ahora el gas?

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”VICE-RECTORADO “LUÍS CABALLERO MEJÍAS”DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

CÁTEDRA: FISICOQUÍMICAPROFESORA: ING. EUNICE DE FREITAS

11. Un tanque cerrado contiene doscientos kilogramos de nitrógeno a 100 ºC. Un manómetro indica una lectura de 79 atm. Calcule el volumen del tanque empleando el concepto del Factor de Compresibilidad.

12. Un recipiente de 5 litros contiene 100 moles de nitrógeno a –20,6 ºC. Calcule la presión en el tanque utilizando las gráficas del Factor de Compresibilidad generalizado.

13. Un tanque a la presión de 600 atm y temperatura de –70ºC contiene una mezcla de 75% de hidrógeno y resto de nitrógeno (en base molar). Determine el volumen molar de la mezcla en litros/mol.

14. Calcular el volumen ocupado por 2 kilogramos de aire a 233K y 50 atm, usando la ecuación de Van der Waals. Estime el valor inicial por medio de la ley de gas ideal.

15. Un tanque de 10 metros cúbicos de capacidad se carga con 350 kg de gas propano a 25 ºC. Utilice la ecuación de Redlich-Kwong para calcular la presión en el tanque; después calcule el porcentaje de error que resultaría si se usara la ley de gas ideal para realizar este cálculo.

16.Las constantes de Van der Waals para un gas son: a= 2,31 x 106 atm (cm3/gmol)2

y b= 44,9 cm3/gmol. Calcule el volumen por kilogramo mol si el gas está a 90 atm y 373K.

17. Un tanque de 5 pies cúbicos contiene 5 libras de dióxido de carbono. El límite de seguridad del tanque es de 1660 psig. Utilice la gráfica de compresibilidad para calcular la temperatura máxima permisible del gas.

18. Un flujo de oxígeno entra a un compresor a 298 K y 1 atm, a una velocidad de 87 m3/h, y se comprime a 358 K y 100 atm. Calcule la velocidad de flujo de oxígeno comprimido.

19. Una libra mol de una mezcla que contiene 0,44 lbmol de nitrógeno y 0,6 lbmol de etano a 50 ºC ocupa un volumen de 1,44 pie3. Determine la presión ejercida por la mezcla en las paredes del recipiente.

20. Una libra de CO2 tiene un volumen de 0,15 pies cúbicos a una presión de 100 atm. ¿Cuál es la temperatura del gas?.

21. Un tanque contiene nitrógeno comprimido a una temperatura de 25 ºC y a una presión de 3 x 103 kPa. El tanque tiene una capacidad de 3 m3. ¿Cuántos kilogramos de nitrógeno contiene el tanque?

22.Determine el volumen molar del vapor de alcohol etílico a 154 ºC y 6,8 atm, y compárese este valor con el experimental de 4,78 cm3/gmol. Qué concluye de los resultados obtenidos.

23. Un reactor cuyo volumen es 1,213 litros, debe contener 45,4 g de vapor de etanol a 227 °C. ¿Cuál será la presión dentro del reactor?

24.Se tienen 10 lb de CO2 en un tanque para extinción de incendios de 20 pie3 a 30°C. ¿Qué lectura dará el manómetro del tanque en una prueba para determinar si el extintor está lleno?

25. Un gas tiene la siguiente composición: 10% de dióxido de carbono, 40% de metano y el resto de etileno. El mismo se desea distribuir a razón de 33,6 lbmol por cilindro. Los cilindros deben diseñarse de modo que la presión máxima no exceda las 2400 psig cuando la temperatura ascienda a 180ºF. Considerando que los porcentajes son molares, determine el volumen del cilindro requerido en m3.

26. Los gases A, B y C obedecen a la ecuación de van der Waals, y los valores de sus constantes de a y b se indican a continuación:

GAS a (atm l2 /gmol2) b (l/gmol)A 4 0,027B 12 0,030C 6 0,032

Determine:a. ¿Qué gas tiene la temperatura crítica más alta?b. ¿Cuál gas tiene el volumen molar crítico más alto?c. En condiciones NTP, ¿cuál se desvía más de la idealidad?

27. Un manual consigna Z=0.9764 para el dióxido de carbono (CO2) a 100ºC y 10 bar. El gas se expande isotermicamente alcanzando una presión de 20 bar. Determine el valor de Z para esta nueva condición, utilizando una correlación generalizada de Pitzer.

28. Un ingeniero desea almacenar el metano gaseoso (CH4) que se produce en un digestor anaerobio de lodos en una planta de tratamiento de aguas negras. Si el gas que se produce a un ritmo de 200 Kg/día, se va almacenar a 20ºC y 4MPa, ¿qué volumen debe tener el tanque para un periodo de almacenamiento de 15 días?

29. Cierto gas se encuentra en un recipiente de 10 litros de capacidad, a una presión de 134 atm y a 20°C de temperatura. El gas se expande hasta un volumen de 20 litros a la presión de 50 atm. Emplee el gráfico del factor de compresibilidad generalizado para determinar la temperatura a la cual deberá someterse dicho gas. Datos: Pc= 33,5 atm, Tc= 195 K.

30. Sabiendo que para el isopropanol: Tc=508,2 K, Pc= 50 atm, Vc=220,4 cm3/gmol y w=0,7, determine el volumen molar en cm3/gmol del vapor de isopropanol a 200ºC

y 10 atm, empleando la ecuación de virial truncada con un valor de B obtenido de la correlación generalizada de Pitzer.