TALLER GASES IDEALES1. Cinco pies cbicos de un gas ideal se encuentran a presin de 18 psia. Se comprime el gas hasta 80 kPa sin cambio en la temperatura, cul es el volumen final?

2. El volumen especfico del O2 es 2 m3/kg a 160 oC y 8,16 psia. Se calienta el O2 a presin constante hasta que su volumen especfico es 8 m3/kg. Cul es la temperatura final?

3. Determine la constante universal de los gases en cada una de las siguientes unidades: a) atm.lt/g-mol. K b) atm.lt/lb-mol.Kc) mm Hg. m3/kg-mol.Kd) psi.pie3/lb-mol.Re) kPa.m3/kg-mol.Rf) kPa.m3/lb-mol.R

4. Calcular el volumen ocupado por 60 g-mol de O2 a 230 oF y presin absoluta de 4 atm. Para todos los problemas en los cuales se aplica la ecuacin de estado PV = nRT.

5. Dentro de un recipiente cuyo volumen es 100 litros hay nitrgeno a 300 psia y 25oC. Suponiendo que puede aplicarse la ecuacin de estado de un gas ideal, calcular la masa en libras dentro del recipiente.

6. En algunas industrias se seleccionan como condiciones normales una temperatura de 60 oF y presin de 30 pulgadas de Hg. Cul es el volumen molar a estas condiciones ?.

7. Un flujo volumtrico de hidrgeno de 5 000 pies3/min, entra a un compresor a 70oF y 750 mm Hg. Si la presin a la salida es 10 000 psia y la temperatura 80oF, calcular suponiendo comportamiento ideal: a) El flujo volumtrico a la salida del compresor. b) El flujo de masa. 8. Una siderrgica utiliza 600 pies cbicos de oxgeno para procesar una tonelada de acero. Si el volumen es medido a 12 psia y 70 oF, qu masa de oxgeno es necesaria para un horno que procesa 20000 toneladas/mes ?.

9. Dos esferas cada una de 6 pies de dimetro, son conectadas por una tubera en la cual hay una vlvula. Cada esfera contiene helio a una temperatura de 80F. Con la vlvula cerrada, una esfera contiene 2,5 lb y la otra 1,25 lb de helio. Luego de que la vlvula se abre y se obtiene el equilibrio, cul es la presin comn en las esferas si no hay prdida ni ganancia de energa? .

10. La altura de un tanque cilndrico que contiene 30 lb de CO2 es el doble de su dimetro. Si la presin es 3 kgf/cm2abs. y la temperatura 20 oC, cules son las dimensiones del tanque?

11. Determine la densidad del aire en g/lt a 560 mm Hg y 18 oC, suponiendo que est compuesto por 21 % molar de O2 y 79 % de N2.

12. Un recipiente rgido cuyo volumen es de 40 pies3 a 22 oC y 1 atm. se llena con N2. Si se calienta hasta 200 oC, la vlvula del recipiente se abre y parte del N2 sale. Determine la masa en lb de N2 que sale del recipiente.

13. Cincuenta pies3 de O2 a 14.7 psig y 0 oF se mezclan con 21 libras de N2 a 20 oC y 740 mm Hg y la mezcla resultante es llevada a 10 oC y 1 atm. Cul es la presin parcial del oxgeno en la mezcla final?

14. Una mezcla gaseosa contiene 1 lb de H2 y 10 lb de N2 a 70 oC y 3 atm. abs. Calcular: a) La composicin en volumenb) La presin parcial de cada componentec) Los volmenes de componente puro d) La densidad de la mezclae) La masa molecular media de la mezcla

15. Los gases secos provenientes de una combustin tienen la siguiente composicin molar: N2 79,2%, O2 7,2%, y CO2 13,6%. Calcular: a)El volumen del gas en pies3 a 200 oC y 743 mm Hg por cada lb de gas. b)El volumen en pies3 a las condiciones de (a) por lb de carbono presente.

16. El gas natural de un pozo tiene la siguiente composicin en volumen: CH4 60%, C2H6 16%, C3H8 10% y C4H10 14%. a) Cul es la composicin en peso ?b) Cul es la composicin molar? c) Qu volumen en pies3 ocuparn 100 lb de gas a 70 oF y 74 cm Hg ?d) Cul es la densidad del gas en lb/pie3 a 70 oF y 740 mm Hg ?

17. La composicin en volumen de una mezcla gaseosa es la siguiente: CO2 15%, C2H6 25%, N2 50% y CO 10%. Si la presin es 700 mm Hg y la temperatura 24oC, calcular: a) La masa molecular media. b) El volumen en m3 por kg de gas. c) La densidad de la mezcla en g/lt. d) El volumen en lt de 1 g-mol de gas. e) El volumen en m3 por kg-at de carbono presente en el gas.

18. Calcule el volumen ocupado por 25 lb de N2 a 1 atm. de presin y 20 oC.

19. Calcule los kg de O2 contenidos en un cilindro de 1.5 m3, si la presin es 50 psia y la temperatura 77 oF.

20. Ciento veinte galones de H2 a 250 psig y temperatura de 360 oF se enfran a volumen constante hasta 100 oF. Si la presin baromtrica es 14 psi, cul es la presin final en psig ?

21. Cul es el flujo volumtrico a condiciones normales de 300 pies3/mi de metano (CH4) a 250 oC y 730 mm Hg ?

22. El caudal de aire en un compresor es 500 m3/hr a condiciones normales. Cuntos kg/hr de aire pasan por el compresor?

23. El volumen especfico del nitrgeno es 1,9 m3/kg a 200oC. Luego de calentarlo en un proceso a presin constante aumenta hasta 5,7 m3/kg. Determine la temperatura final.

24. Cul es el volumen especfico de un gas a 180 psia y 90 oF, si su densidad a condiciones normales es 0.0892 lb/pie3?

25. En un recipiente se mantiene nitrgeno a una presin de 25 atm. y a una temperatura de 75 oC. Calcular la masa de ste gas si el volumen es de 1 litro.

26. En una habitacin de 35 m2 de superficie y 3,1 m de altura se halla aire a 23oC y a presin baromtrica de 730 mm Hg. Qu cantidad de aire penetrar de la calle a la habitacin, si la presin baromtrica aumenta hasta 760 mm Hg?. La temperatura del aire permanece constante.

27. Dos pies3 de un gas ideal a 50 psig sufren un cambio de estado a temperatura constante hasta que la presin alcanza un valor de 15 psig. La presin baromtrica es 12 psi. Cul es el nuevo volumen ?

28. La temperatura de 4,82 lb de oxgeno que ocupan un volumen de 8 pies3 vara desde 110 oF hasta 200 oF mientras la presin permanece constante en 115 psia. Determine: a) El volumen final b) El cambio en la densidad expresado como porcentaje de la densidad inicial. c) Variando la presin pero con la temperatura constante, determine la presin final si el volumen se cuadriplica.

29. Un recipiente cerrado A contiene 3 pies3 (VA) de aire a PA=500 psia y a una temperatura de 120 oF. Este recipiente se conecta con otro B, el cual contiene un volumen desconocido de aire VB a 15 psia y 50 oF. Luego de abrir la vlvula que separa los dos recipientes, la presin y la temperatura resultantes son 200 psia y 70 oF. Cul es el volumen VB ?

30. En un recipiente de 5 m3 de capacidad se encuentra aire a 1 atm. y 300 oC. Se extrae aire del recipiente hasta producir un vaco de 600 mm Hg. La temperatura del aire despus de la extraccin sigue siendo la misma. Qu cantidad de aire se ha extrado? Cul ser el valor de la presin en el recipiente despus de la extraccin, si el aire que queda se enfra a 20 oC?

31. Determine la densidad del aire en g/lt a condiciones normales.

32. Las presiones parciales de una mezcla de H2 y N2 son respectivamente 4 y 8 atm. Cul es la densidad de la mezcla en g/lt a 25 oC ?

33. Cul es la densidad en lb/pie3 de una mezcla gaseosa cuya composicin en volumen es: CH4 50% y H2 50%. La presin es 150 pulg. de Hg abs y la temperatura 100 oF.

34. Una mezcla gaseosa contiene 5 lb de H2, 10 lb de CO2 y 20 lb de N2. Calcule la densidad de la mezcla en lb/pie3 a 310 oC y 170 kPa.

35. Una mezcla de O2 y N2 a 40 oC y 2 atm., posee una presin parcial de O2 de 435 mm Hg. a) Cuntos kg de O2 hay en 100 kg de gas ? b) Cul es la densidad del gas en g/lt a condiciones normales ?

36. Un gas de proceso fluye a razn de 20 000 pies3/hr , 1 atm. y 200 oF. El gas contiene H2S con una presin parcial de 0,0294 psi. Cuntos kg/mi de H2S fluyen?

37. Un gas natural tiene la siguiente composicin en volumen: CH4 88%, C2H6 4% y N2 8%. Este gas se conduce desde un pozo a una temperatura de 80 oF y presin absoluta de 250 cm de Hg. Calcular: a) La presin parcial del N2 en kPa. b) El volumen de componente puro en pies3 de CH4 por cada 100 lb de gas. c) La densidad de la mezcla en lb/pie3. 38. Un gas de chimenea tiene la siguiente composicin en volumen: CO2 11%, CO 2%, O2 7% y N2 80%. a) Calcule los pies3 de gas a 20 oC y 600 mm Hg por cada lb-mol de CO2 contenida en el gas. b) Calcule el volumen molar del gas a las condiciones de (a) en pies3/lb-mol. 39. Una mezcla gaseosa ideal contiene: SO3 0,8% v , SO2 7,8% , O2 12,2% , N2 79,2% Calcular: a) El volumen del gas a 600 oF y 24 pulg de Hg abs por cada lb de gas. b) El volumen molar del gas en lt/g-mol a 1 atm. y 20 oC.c) El volumen de componente puro del N2 en pies3 por cada lb de azufre presente en el gas a las condiciones de (a).

40. Un horno de coquizacin produce un milln de pies3 por hora de un gas cuyo anlisis en volumen es: C6H6 5,0, % H2 35,0 % , C7 H8 5,0 % , CO2 5,0 % , CH4 40.0 % N2 3,0 % , CO 7,0 % El gas sale a 20 psia y 740 oF. Luego de enfriarlo a 100 oF el benceno y el tolueno son separados por absorcin. Calcular: a) La masa molecular media del gas que sale del horno y del gas que sale del absorbedor. b) La masa en libras del gas que sale del absorbedor. c) La composicin en volumen del gas que sale del absorbedord) La masa en libras de benceno y tolueno absorbidos.