PRIMER TALLER DE TERMODINAMICA 2

EJERCICIO QUE NO TENGA UNA SOLUCIÓN PASO A PASO Y ARGUMENTADA NO ES VALIDAD.

TODOS LOS EJERCICIOS DEBEN TENER SU RESPECTIVO ANÁLISIS GRAFICO.

1) El análisis molar de una mezcla de gases es: CO2, 45%; N2 , 25%; CO, 10%; O2 , 15%; H2, 5%.Determinar el análisis másico y la masa molar de la mezcla.

2) ¿Cuál será la constante de una mezcla de pesos iguales de N2 y O2? ¿Cuál será su análisis volumétrico?

3) Un recipiente de 0.5 m³ de capacidad contiene 0.8 kg de CO2 y 1.8 kg de aire, a 25°C. Calcular la presión total en el recipiente y la presión parcial de cada componente.

4) Una solución, compuesta por 10 mol de CO y 35 moles de aire, está contenida en un recipiente a 2atm y 25°C. Calcular:

a) las masas de CO, O2, N2 y la masa total;b) el contenido de carbono en porcentaje másicoc) La constante y la masa molar de la solución d) el volumen molar de la solución.

5) Un recipiente rígido contiene una solución gaseosa de composición en volumen 70% H2 y 30% CO. Si se desea que la solución quede de composición molar 55% H2 y 45% CO, calcule la masa que se debe extraer y la masa de CO que se debe agregar por mol de solución. La presión y la temperatura finales son iguales a las iniciales.

6) Determínese el aumento de entropía que resulta cuando se mezclan 8 moles de trióxido de azufre y 5 moles de nitrógeno, si ambos gases se encuentran inicialmente a 600 K y 1.8 bar. También, calcule el exponente isoentrópico de la mezcla a esa temperatura.

7) El gas en el cilindro de una máquina se expande reversiblemente con una relación volumétrica de 9 y según la politrópica de n=1.5. El gas tiene el siguiente análisis volumétrico: CO2, 12%; O2, 11.5%; N2, 76.5%. Si la temperatura al comienzo de la expansión es de 1200°C, calcule el cambio de energía interna, el calor y el trabajo transferidos por mol de gas.

8) Un recipiente de 2 m³ de capacidad contiene O2 a 5 bar y 180°C. Está conectado a otro de 4 m³ que contiene CO a 2 bar y 35°C. La válvula de paso se abre y los gases se mezclan espontánea y adiabáticamente.Calcular la temperatura y presión finales de la solución, y la entropía generada durante el proceso.

9) Se tiene una cámara aislada separada en dos mitades mediante una membrana diatérmica y permeable al oxígeno pero no al nitrógeno. En un momento dado la temperatura, la presión y la fracción molar del oxígeno en ambas mitades son los valores mostrados en la figura. Cuando se alcance el equilibrio, ¿cuál será el análisis molar, la temperatura y la presión a cada lado de la membrana?

10)Se introducen 185 g de una mezcla gaseosa de análisis molar 80% CO2 y 20% C2H6 en un recipiente de 2.2 litros de capacidad. Si la presión en el tanque es 82.8 bar, ¿cuál será la temperatura?

11) Un tanque rígido contiene 300 moles de N2 y 550 moles de CO2 a 350 K y 100 bar. Calcule el volumen del tanque utilizando las correlaciones generalizadas.

12) Un compresor comprime una mezcla de 60% propano y 40% monóxido de carbono en moles, desde 50 bar hasta 100 bar en un proceso reversible e isotérmico a 330 K. Determine el trabajo efectuado por mol de mezcla.

13) Una mezcla de composición volumétrica 30% O2 y 70% CH4 y que ocupa un volumen de 100 litros a 1 atm y 20ºC, se comprime isoentrópicamente hasta 7 bar. Encuentre los nuevos valores de volumen y presión y el cambio de energía interna total de la mezcla.

14) En un laboratorio se necesita una solución anticongelante de composición molar 40% metanol y el resto agua. ¿Cuántos litros de metanol y agua puros a 23°C deben mezclarse para formar 2.5 litros de anticongelante, también a 23°C? Los volúmenes molares parciales del metanol y del agua en una solución al 40% y a 23°C son 39.6 y 17 cm³/mol, respectivamente. La gravedad específica del metanol puro es 0.793.

15) Se dice que el cantante de música pop Michael Jackson dormía en una cámara en donde respiraba una atmósfera rica en oxígeno. En ella, la respiración del "raro y delicado" personaje cambiaba 0.3 moles/h de O2 por una cantidad igual de CO2 . La fracción molar del O2 en la cámara debía ser del 50% y la de CO2 como máximo 0.05%. Para mantener la atmósfera de lacámara en estos valores, parte de la solución se botaba al ambiente y se reponía con aire fresco y oxígeno, de tal manera que la fracción molar del CO2 en la solución que entraba a la cámara era del 0.03%. Suponga que la composición molar del aire atmosférico es 78.97% N2 , 21% O2 y 0.03% CO2. Calcular: a) Las fracciones molares del O2 y del N2 a la entrada de la cámara; b) Las moles de solución por hora que se introducían a la cámara y el consumo de O2.

16) Dos depósitos aislados, A y B, están conectados mediante un tubo de volumen despreciable, provisto de una válvula inicialmente cerrada. El depósito A, de 0.03 m3, contiene una mezcla de composición molar 70% hidrógeno y 30% nitrógeno, a 1.5 bar y 37ºC. El depósito B contiene otra mezcla de composición másica 50% oxígeno y 50% monóxido de carbono, a 2.7 bar y 0ºC. Se abre la válvula y se retira el aislamiento. En el equilibrio, la presión es 2 bar y la temperatura es la del ambiente, 27ºC. Calcule el volumen del depósito B y el calor transferido.