SEMINARIO 1 REPASO DE CONCEPTOS: GAS IDEAL

UNLP- FI- Departamento de Mecánica
TERMODINÁMICA DE LOS MATERIALES
2016
SEMINARIO 1
REPASO DE
CONCEPTOS: GAS IDEAL- TERMOMETRÍA- MANOMÉTRICA
CONTENIDOS CURRICULARES
UNIDAD 1: GENERALIDADES DE LA TERMODINÁMICA
Objetivos de la Termodinámica. Alcances de un estudio termodinámico y fisicoquímico. Variables termodinámicas.
Estado termodinámico. Variables y ecuaciones de estado. Sistemas y procesos: Clasificación de los sistemas: en
abiertos y cerrados, en sistemas homogéneos y heterogéneos, en sistemas de mono- y multicomponentes. Proceso
termodinámico. Clasificación de los procesos en: reversibles e irreversibles, adiabáticos, isotérmicos, isobáricos,
isocóricos. Función de estado. Ley Cero de la Termodinámica. Escalas térmicas. Termometría. Manométrica.
Estados de agregación de la materia. Estado gaseoso: Gas ideal. Mezcla de gases ideales
CONTENIDOS PROCEDIMENTALES
Utilizar adecuadamente :
Tablas de conversión de temperaturas y presiones
Software CONVERT IT!
REFERENCIA: Castellan, “Fisicoquímica”, capítulos 1, 2, 3, 4, 5 y 6.
1.
Cuál es el objetivo de la Termodinámica? En que se basa?
2.
Cuáles son las variables termodinámicas de un sistema de una y de varias componentes? Como puede
describirse el estado de un sistema?
3.
Describa proceso termodinámico y ciclo termodinámico
4.
Defina: a) variable de estado, b) función de estado, c) ecuación de estado. De un ejemplo de cada una!
¿Cuál es el significado de una ecuación de estado?
5.
Considere un gas. Dé ejemplos de ecuaciones de estado
6.
A que se denomina aire seco y aire húmedo? Porque no hay una composición tabulada del aire húmedo? Cual
es el contenido de oxígeno en el aire SECO? Expresar la composición volumétrica (vol %) y másica (m%).
7.
Dar la conversión entre grados: a) Celsius y Kelvin, b) Rankine y Fahrenheit, c) Celsius y Fahrenheit, d) Kelvin
y Rankine
8.
En que propiedad física está basada la construcción de termómetros?, b) Que tipo de termómetros conoce?
c) En Metalurgia/Materiales como se mide generalmente la temperatura de un sistema?
9.
Cuáles son las suposiciones de la Teoría Cinética de los Gases Ideales? Basándose en las suposiciones del punto
anterior, decir bajo qué condiciones se cumple la Ley deL GAS IDEAL?
10.
a) Indicar la constante general de los gases en todas las unidades que pueda utilizar.
b) La ecuación de los gases ideales puede expresarse de diferentes formas. Explique que indican las variables
(V, v, n, m) y las constantes (R, R*) en los siguientes casos.
P. V = n R T
P. v = R T
11.
P. V = m. R*. T
P. v = R* T
Los frascos A y B contienen oxígeno y nitrógeno, respectivamente y están conectados por una llave de paso.
La temperatura es de 27º C en los dos frascos.
Calcule la presión parcial de cada gas y la total, después de abrir la llave, considerando que no cambia la
temperatura. Suponer comportamiento ideal.
Unidad 1: REPASO DE CONCEPTOS
1
UNLP- FI- Departamento de Mecánica
12.
TERMODINÁMICA DE LOS MATERIALES
A
oxigeno
300 ml
1 atm
B
nitrógeno
300 ml
0,5 atm
2016
Un recipiente de 100 lt de capacidad a 5 atm contiene 20 moles de metano. Calcular la temperatura máxima a
la cual puede ser calentado sin que estalle. Suponer comportamiento ideal.
13.
Determine el volumen específico de gas nitrógeno a 10 MPa y 200 K con base a la ecuación de los gases ideales.
Compare estos valores con el valor de 0,002388 m3/kg y determine el error en cada caso. Discuta el resultado
14.
Aplique este concepto al siguiente problema: La temperatura de un sistema aumenta en 50º F durante un
proceso de calentamiento. Exprese este aumento de temperatura en grados Rankine, Fahrenheit y Celsius
15.
Dos matraces vacíos de igual volumen se conectan por medio de un tubo de volumen despreciable. Uno de los
matraces se introduce en un baño de temperatura constante de 260 K y el otro en un baño a 300 K y a
continuación se inyecta 1 mol de gas ideal. Calcule el número final de moles de gas en cada matraz.
16.
Un tanque de 1 m3 que contiene aire a 30° C y 500 kPa se conecta a otro tanque que contiene 5 kg de aire a
40° C y 200 kPa. Se abre la válvula y se deja que el sistema alcance el equilibrio térmico con los alrededores
que se encuentra a 25° C. Determine el volumen del segundo tanque y la presión final.
17.
Complete la siguiente tabla:
kPa
atm
bar
mm Hg
kPa
atm
bar
mm Hg
18.
Calcular el volumen molar de una mezcla que contiene 40,1 mol % de nitrógeno, 59,9% de C2H4 a la presión
de 600 atm y 50° C. Suponer gas ideal.
19.
Un cilindro cerrado de volumen 690 cc contiene etileno a la presión de 51 atm a 38° C. Cuantos gramos de
etileno contiene el cilindro? Suponer gas ideal.
20.
En una experiencia se hallan inicialmente separados por una membrana porosa vapor de mercurio y nitrógeno
en iguales condiciones de presión y temperatura. La temperatura de los dos comportamientos se mantiene
constante. a) En cual de ellos se observará que la presión disminuye? b) Esperaría que la presión de ambos
compartimientos se iguale? Justifique la respuesta. C) Que sucederá se sustituye el vapor de mercurio por vapor
de azufre?
21.
Explique la Teoría Cinética de los gases. Que suposiciones involucra?
22.
Explique la Ley de Dalton y la de Amagat. Cuando son aplicables?
Unidad 1: REPASO DE CONCEPTOS
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