FENÓMENOS
DE SUPERFICIE - Ejercicios
Ecuación de Tate.
0. La tensión superficial del H2O destilada es 0.0728 N/m
(72.8 dina/cm). Si
- 10 gotas de H2O, m1 = 586 mg
- 10 gotas de aceite, m2 = 267 mg
sCuál será la tensión superficial del
aceite?
Interfases Curvas: Ecuación de Young-Laplace para gotas y burbujas.
1. sCuál es la diferencia de presión en la superficie de 1 gota de Hg de radio 1x[pic]m?
Dato pic] = 476x N/M a 20°C
2. Calcula la presión en el interior de una burbuja de aire que se forma en el
agua a 20°C, si la presión del agua es 1 atm y el radio de la burbuja 0.040 cm.
[pic]= 72.8 dinas/cm
Ascenso y Descenso Capilar. Aplicación de las
ecuaciones de Kelvin y Jurín.
3. Se coloca un tubo capilar de vidrio de 2mm de
diámetro en un recipiente que contiene metanol a 20°C. El alcohol tiene un
ángulo de contacto de 0° con el vidrio y su densidad es 0.7895 gr pic]. Calcula la tensión superficial del alcohol a esa
temperatura si el liquido se eleva a una altura 0.54 cm.
4. Para la interfase Hg-aire sobre vidrio,
= 140°. Calcula el descenso capilar del mercurio a 20°C
en un tubo de vidrio de 0.35 mm de diámetro. Para el Hg a 20°C, [pic 13.59 gr/ y = 476x N/m y para el aire
= 1.20 x gr/
5. A 20°C, la tensión interfacial de los líquidos en hexano y en agua es 52.2xN/m.
Las densidades en el hexano y agua a 20°C son 0.66 gr/ y 0.998 gr/;
= 0. Calcula el ascenso capilar en un tubo de
0.35mm de diámetro introducido en este sistema formando 2 fases
6. Dos tubos capilares de 0.60 y 0.40 mm de diámetro, se introducen en un
líquido cuya densidad es 0.901 gr pic] en contacto
con aire ( = 1.20 x gr/. La diferencia entre los ascensos
capilares en los tubos es de 1 cm. Calcula considerando [pic 0
Presión de Vapor de una Gota o Burbuja
7. Calcula la presión de vapor de una gota de Hg de 10 nm de radio a 400 K. La
densidad del mercurio a esta temperatura es 13.29 g/cm3 . Su
tensión superficial es 447 x 10-3 N/m y Ps es 1mm Hg.
Respuesta
8. El agua hierve a 373.15 K y 101.33 kPa. A esta temperatura la σ del
H2O es 58 x 10-3 N/m y su densidad es 0.958 g/cm3. sCuál será la presión de
vapor del
H2O en las burbujas de vapor que contiene 150 moléculas de H2O.
Respuesta
Datos:
T = 273.15 K
Ps = 1.01325 x 10-5 Pa
σ = 58 x 10-5 N/m
ρ = 0.958 g/cm-3 (1 x 106/1 m3) = 9.58 x 105 g/m3
M = 18 g/mol
V = 1.878 x 105 m3/mol
Exceso Superficial
9. Se tiene una solución de etanol en agua al 50% molar.
Un sector de la interfase de área A posee 10 moles de
agua y 30 de etanol. sCuáles son los valores de los excesos?
Modelo Matemático para la Isoterma de Freundlich
10. Se dan los datos siguientes para la adsorción del
COsobre negro de humo vegetal a 0sC. La presión se dá en mmHg, mientras que x
es el volumen delgas en cm3, medidos en las condiciones estándar. Adsorbidos
por 2.964 g de negro de humo
Encontrar las constantes k y n de la ecuación d eFreundlich:
|P (mmHg) |V (cm3) |
|73 |7.5 |
|180 |16.5 |
|309 |25.1 |
|540 |38.1 |
|882 |52.3 |
|lnP |lnV |
|4.2905 |2.0149 |
|5.1930 |2.8034 |
|5.7333 |3.2229 |
|6.2916 |3.6402 |
|6.7822 |3.970 |
Modelo Matemático para la Isoterma de Langmuir.
11. En la siguiente tabla se proporciona el número de cm3 de N2 (0sC y 1 atm)
adsorbidos por carbón activado a 0sC y una serie de presiones:
|P(Pa) |524 |1731 |3058 |4534 |7497 |
|V (cm3/g) |0.987 |3.04 |5.08 |7.04 |10.31 |
Determina las constantes de la ecuación de Langmuir:
Ec. De Langmuir : P/V = P/Vm + 1/aVm
Donde a = K
|X |Y |
|P |P/V |
|524 |530.902 |
|1371 | 569.408 |
|3058 |601.969 |
|4534 |644.034 |
|7497 |727.158 |
Modelo Matemático para laIsoterma de BET
12. La adsorción de N2 sobre una muestra de Rutenio a 77K ha dado los
siguientes resultados
Los volúmenes adsorbidos están corregidos a 0sC y 1 atm )
a. A partir de la información anterior, halla la ecuación de la isoterma de
BET.
b. Calcula el área superficial específica de la muestra de Rutenio considerando
que el área molecular del N2 es 16.20 x 20-20 m2.
|P /Ps |V (cm3/g) |
|0.02 |1.1 |
|0.05 |1.7 |
|0.10 |3.4 |
|0.20 |4.2 |
|0.30 |4.8 |
|0.40 |5.3 |
|0.60 |6.7 |
|0.80 |8.0 |
|0.90 |11.8 |
|0.95 |20.5 |
Según la ecuación del modelo para la isoterma de BET
Se realizan las operaciones matemáticas para obtener los ejes X y Y, donde la
pendiente es y el intercepto es
|Y |X |
|
|
|0.0185 |0.02 |
|0.0309 |0.05 |
|0.0327 |0.10 |
|0.0595 |0.20 |
|0.0893 |0.30 |
|0.1258|0.40 |
|0.2239 |0.60 |
|0.5000 |0.80 |
|0.7627 |0.90 |
|0.9268 |0.95 |
Graficando los valores de X y Y, se obtiene los puntos a los cuales se les
aplica una línea de tendencia o se efectúa una regresión de mínimos cuadrados.
