Este documento contiene una guía de problemas sobre gases ideales y compresibilidad para un examen de termodinámica. Incluye 13 problemas que cubren temas como calcular la cantidad de moles y masa de un gas en un globo, determinar la presión y volumen final de un sistema de recipientes conectados, y calcular volúmenes específicos y cambios de volumen de varios gases usando ecuaciones de estado y cartas/tablas de compresibilidad.

1. Profesor: Pablo Romero Campos
Contacto: pablo.romero.campos@gmail.com
Guía adicional C1 - Gas ideal y compresibilidad.docx
1 de 3
Asignatura: Termodinámica
Universidad: UCSC
Guía adicional Certamen 1
Concepción, 9 de Abril 2016
Gas ideal:
1. Un globo esférico de 9 m de diámetro se llena con helio a 27 °C y 200 kPa.
Determine la cantidad de moles y la masa del helio en el globo. Respuestas: 30.6
kmol, 123 kg
2. Un recipiente de 1 m3 con aire a 25 °C y 500 kPa, se conecta con otro recipiente
que contiene 5 kg de aire a 35 °C y 200 kPa, a través de una válvula. La válvula
se abre y se deja que todo el sistema llegue al equilibrio térmico con los
alrededores, que están a 20 °C. Determine el volumen del segundo recipiente y
la presión final de equilibrio del aire. Respuestas: 2.21 m3, 284.1 kPa
3. Un recipiente elástico contiene 2.3 kmol de aire a 65 °C y 32 kPa. ¿Cuál es el
volumen del recipiente? Si el volumen se duplica a la misma presión, determine
la temperatura final.
4. Un recipiente rígido contiene un gas ideal a 1 227 °C y 200 kPa manométricos. El
gas se enfría hasta que la presión manométrica es de 50 kPa. Si la presión
atmosférica es de 100 kPa, determine la temperatura final del gas.
5. Un recipiente rígido cuyo volumen se desconoce está dividido en dos partes
mediante una división. Un lado del recipiente contiene un gas ideal a 927 °C. El
otro lado está al vacío y tiene un volumen del doble de la parte que contiene el
gas. Posteriormente se quita la separación, y el gas se expande para llenar todo
el recipiente. Por último, se aplica calor al gas hasta que la presión es igual a la
presión inicial. Determine la temperatura final del gas. Respuesta: 3 327 °C.
6. 0.6 kg de argón llenan un dispositivo de cilindro-émbolo, a 550 kPa. Se mueven
el émbolo cambiando sus cargas, hasta que el volumen es el doble de su

2. Profesor: Pablo Romero Campos
Contacto: pablo.romero.campos@gmail.com
Guía adicional C1 - Gas ideal y compresibilidad.docx
2 de 3
magnitud inicial. Durante este proceso, la temperatura del argón se mantiene
constante. Calcule la presión final en el dispositivo.
7. La presión en un neumático de automóvil depende de la temperatura del aire
que contiene. Cuando esa temperatura es 25 °C, el medidor indica 210 kPa. Si el
volumen del neumático es 0.025 m3, determine el aumento de presión en su
interior, cuando la temperatura sube a 50 °C. Calcule también la cantidad de
aire que se debe purgar para que, manteniendo la temperatura a 50 °C, la
presión regrese a su valor original. Suponga que la presión atmosférica es 100
kPa.
Compresibilidad:
8. Determine el volumen específico de vapor de agua sobrecalentado a 15 MPa y
350 °C, mediante
a) la ecuación del gas ideal,
b) la carta de compresibilidad generalizada
c) las tablas de vapor.
Determine también el error cometido en los dos primeros casos.
Respuestas: a) 0.01917 m3/kg, 67.0 por ciento; b) 0.01246 m3/kg, 8.5 por
ciento; c) 0.01148 m3/kg
9. Calcule el volumen específico del vapor de refrigerante 134a a 0.9 MPa y 70 °C,
con base en
a) la ecuación del gas ideal,
b) la carta de compresibilidad generalizada y
c) datos de tablas. Determine también el error cometido en los dos prime-ros
casos.
10. Calcule el volumen específico de vapor de agua sobrecalentado a 3.5 MPa y 450
°C, de acuerdo con
a) la ecuación del gas ideal,

3. Profesor: Pablo Romero Campos
Contacto: pablo.romero.campos@gmail.com
Guía adicional C1 - Gas ideal y compresibilidad.docx
3 de 3
b) la carta de compresibilidad generalizada
c) las tablas de vapor. Determine el error que se comete en los dos primeros
casos.
11. Se calienta etileno a presión constante, de 5 MPa y 20 °C, hasta 200 °C. Use la
carta de compresibilidad para determinar el cambio en el volumen específico
del etileno, resultado de este calentamiento. Respuesta:0.0172 m3/kg
12. Se calienta vapor de agua saturado a presión constante, desde 350 °C hasta que
su volumen aumenta al doble. Determine la temperatura final, con la ecuación
del gas ideal, la carta de compresibilidad y las tablas de vapor.
13. Se calienta metano, que estaba a 8 MPa y 300 K, a presión constante, hasta que
su volumen aumenta en un 50 por ciento. Determine la temperatura final,
usando la ecuación del gas ideal y el factor de compresibilidad. ¿Cuál de estos
dos resultados es el más exacto?