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Utilizando la ecuación de van der Waals y la ecuación del gas ideal determine el volumen ocupado por cierta cantidad de dióxido de carbono, 2 moles, a 5 MPa de presión y 400 k de temperatura?

Utilizando la ecuación de van der Waals y la ecuación del gas ideal determine el volumen ocupado por cierta cantidad de dióxido de carbono, 2 moles, a 5 MPa de presión y 400 k de temperatura. Para el CO2 las constantes para la ecuación de van der Waals, a y b, son respectivamente 366 kPa. M6 / kmol2 y 0, 0428 m3 / kmol. ¿Se justifica utilizar la ecuación de van der Waals? ¿Por qué razón?

Calculadora interactiva

ax² + bx + c = 0

Pregunta de Física · 1 respuesta · 3 votos · mejor respuesta de Danatkm579

Cómo hacerlo

  1. Lee el enunciado e identifica los datos y lo que te piden.
  2. Recuerda la fórmula o el método adecuado para resolver van der Waals y la ecuación del gas ideal determine el volumen ocupado por cierta cantidad de dióxido de carbono, 2 moles, a 5 MPa de presión y 400 k de temperatura?.
  3. Aplica los pasos de forma ordenada, sin saltarte ninguno.
  4. Calcula con cuidado y anota el resultado con sus unidades.
  5. Comprueba la solución sustituyendo o repasando el procedimiento.

En resumen

Partimos de los datos : Gas : CO₂ <img src="https://tex.z-dn.net/?

Respuestas de la comunidad

Mejor respuesta

Danatkm579
5

Partimos de los datos :

Gas : CO₂

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=n%3D2%20%5C%20%5Bmol%5D%20%5C%5C%20P%3D5%20%5C%20%5BMPa%5D%3D5%20%5Ccdot%2010%5E%7B6%7D%20%5C%20%5BPa%5D%20%20%20%5C%5C%20T%3D400%20%5C%20%5BK%5D%20%5C%5C%20a%3D%20366%5Cleft%5B%5C%20%5Cdfrac%7BKPa%20%5Ccdot%20m%5E%7B6%7D%20%7D%7B%20Kmol%5E%7B2%7D%20%7D%5Cright%5D%20%5C%5C%20%20%5C%5C%20b%3D0.0428%5Cleft%5B%5C%20%5Cdfrac%7B%20m%5E%7B3%7D%20%7D%7BKmol%7D%5Cright%5D" />

La ecuación de Van der Waals es la siguiente :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5Cleft%28P%2B%5C%20%5Cdfrac%7Ba%20n%5E%7B2%7D%20%7D%7B%20V%5E%7B2%7D%20%7D%5Cright%29%28V-nb%29%3DnRT" />

Y si queremos usar las unidades internacionales, las constantes''a'' y ''b'' han de cambiarse :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=a%3D366%5Cleft%5B%5C%20%5Cdfrac%7BKPa%20%5Ccdot%20m%5E%7B6%7D%20%7D%7B%20Kmol%5E%7B2%7D%20%7D%5Cright%5D%20%5Ccdot%20%5Cdfrac%7B%2010%5E%7B3%7D%20%5C%20%5BPa%5D%20%7D%7B1%20%5C%20%5BKPa%5D%7D%20%5Ccdot%20%5Cdfrac%7B1%20%5C%20%5B%20Kmol%5E%7B2%7D%5D%20%7D%7B%2010%5E%7B6%7D%20%5C%20%5B%20mol%5E%7B2%7D%5D%20%20%7D%20%3D0.366%5Cleft%5B%5C%20%5Cdfrac%7BPa%20%5Ccdot%20m%5E%7B2%7D%20%7D%7B%20mol%5E%7B2%7D%20%7D%5Cright%5D%20%5C%5C%20%20%5C%5C%20b%3D0.0428%5Cleft%5B%5C%20%5Cdfrac%7B%20m%5E%7B3%7D%20%7D%7BKmol%7D%5Cright%5D%20%20%5Ccdot%20%5Cdfrac%7B1%20%5C%20%5BKmol%5D%7D%7B%2010%5E%7B3%7D%20%5C%20%5Bmol%5D%20%7D%3D0.0428%20%5Ccdot%2010%5E%7B-3%7D%5Cleft%5B%5C%20%5Cdfrac%7B%20m%5E%7B3%7D%20%7D%7Bmol%7D%5Cright%5D%20%20" />

Antes de reemplazar los valores en la ecuación de Van der Waals conviene trabajarla un poco :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=PV-Pnb%2B%20%5Cdfrac%7Ba%20n%5E%7B2%7D%20%7D%7BV%7D-%20%5Cdfrac%7B%20n%5E%7B3%7Dab%20%7D%7B%20V%5E%7B2%7D%20%7D%3DnRT%20%20" />

Multiplicando todo por V² :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=P%20V%5E%7B3%7D-%20Pnb%20V%5E%7B2%7D%2Ban%5E%7B2%7DV-%20n%5E%7B3%7Dab%3D%20nRTV%5E%7B2%7D%20%5C%5C%20%20%5C%5C%20P%20V%5E%7B3%7D-%20n%28Pb%2BRT%29%20V%5E%7B2%7D%2Ba%20n%5E%7B2%7DV-%20n%5E%7B3%7Dab%3D0%20%20%20%20%20%20" />

Reemplazando los valores que conocemos :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%285%20%5Ccdot%2010%5E%7B6%7D%29V%5E%7B3%7D-%282%29%5Cleft%28%20%5C%20%285%20%5Ccdot%2010%5E%7B6%7D%29%280.0428%20%5Ccdot%2010%5E%7B-3%7D%29%2B%288.314%29%28400%29%20%5Cright%29%20V%5E%7B2%7D%2B%20%5C%5C%20%280.366%29%28%202%29%5E%7B2%7DV-%28%202%29%5E%7B3%7D%280.366%29%280.0428%20%5Ccdot%2010%5E%7B-3%7D%29%3D0" />

Operando te queda una ecuación cúbica en función del volumen :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%285%20%5Ccdot%2010%5E%7B6%7D%29%20V%5E%7B3%7D%20-7079.2%20V%5E%7B2%7D%2B1.464V-%281.25%20%5Ccdot%2010%5E%7B-4%7D%29%3D0%20%20%20" />

Con ayuda de un software puedes aproximar la solución de dicha ecuación :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%5Cboxed%7BV%20%5Capprox%200.00118694...%20%5C%20%5B%20m%5E%7B3%7D%5D%7D" />

Se compara este valor con el que se obtendría utilizando la ecuación de gas ideal :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=V%3D%20%5Cdfrac%7BnRT%7D%7BP%7D%3D%20%5Cdfrac%7B%282%29%288.314%29%28400%29%7D%7B%285%20%5Ccdot%2010%5E%7B6%7D%29%20%7D%20%5Capprox%20%20%5Cboxed%7B0.00133024...%20%5C%20%5B%20m%5E%7B3%7D%5D%7D%20%20%20" />

¿Se justifica utilizar la ecuación de van der Waals?

¿Por qué razón?

No se justifica debido a que la diferencia es de diez milésimas y es muy engorroso desarrollar el cálculo para despejar el volumen (sin ayuda de una calculadora es imposible).

Es muy práctico quedarse con el resultado de la ecuación de gas ideal y la respuesta en definitiva sería :

<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cboxed%7BV%3D0.001%20%5C%20%5B%20m%5E%7B3%7D%5D%7D%20" />

Y eso sería todo, ¡¡un saludo!

Preguntas frecuentes

Utilizando la ecuación de van der Waals y la ecuación del gas ideal determine el volumen ocupado por cierta cantidad de dióxido de carbono, 2 moles, a 5 MPa de presión y 400 k de temperatura?

Partimos de los datos : Gas : CO₂ <img src="https://tex.z-dn.net/?

Los tipos de enlace que pueden darse entre dos atomos pueden ser :a) Ionico y covalenteb) Ionico, covalente y metalicoc) Ionico, covalente, metalico y por fuerzas de van der waalsd) Ionico, covalente,?

B) y la justificación que te puedo dar es porque hay tres tipode enlace ; metalico, covalente (polar, no polar y coordinado) y iónico, espero te sirva, saludos.

2 respuestas 6

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