Gases

Los resultados del anterior problema: a) F(T) = 1,47.10^5 N y F(T) = 5,88.10^5 N; b) F(T) = 3,08.10^5 N y F(T) = 4,62.10^5 N; c) F(g) = 1,47.10^5 N; F(T) = 80,0.10^3 N; F(E) = 6,31.10^4 N y F(N) = 3,90.10^3 N

En esta ocasión ilustramos nuestro problema con la conocida bombona de butano, la cual mantiene el diseño original que se utilizó en los años 50 del siglo pasado. Esta bombona tiene una capacidad de 26,1 litros, lo cual permite introducir en su interior hasta 12,5 kg de butano (masa molar = 58,0 g/mol). ¿Es posible que todo este butano se encuentre en estado gas dentro de la bombona? Para comprobarlo deduce la presión a la que debería encontrarse ese gas un día en el que la temperatura sea de 25,0 ºC. Si sabemos que este tipo de bombonas se cargan a una presión de 1,47.10^5 Pa, ¿en qué estado crees que se encuentra el butano en el interior de la bombona?

Suponemos que disponemos de un recipiente con capacidad disponible para contener este gas. ¿Qué volumen ocupará todo el gas encerrado en el interior de una bombona, si en el exterior de la misma la presión atmosférica vale 0,980 atm y el proceso se realiza a la temperatura de -15,0 ºC? Supón que somos capaces de extraer todo el gas de la bombona.

AMPLIACIÓN: Dado que no es posible que todo el butano esté en estado gas (ver primer ejercicio), cabe preguntarse por la masa de butano que si está en estado gaseoso, si suponemos que la presión en el interior es la misma a la que se carga, es decir, 1,47.10^5 Pa. Una vez conocida la masa de butano en estado gaseoso, por diferencia podemos conocer la que está en estado líquido (¡por esta razón a estos gases se les denomina licuados!). Con ayuda de la densidad del butano líquido (601,3 kg/m3), determinar el volumen que ocupa el líquido. Por último, con la capacidad de la bombona podremos aproximarnos al volumen libre que queda para el butano en estado gas.

RESULTADOS: a) 202 atm (2,05.10^4 Pa), que es muchísimo más que la presión de carga, 1,45 atm. Por esa razón todo el butano no puede estar en estado gas, y una buena parte de él deberá estar en estado líquido (gases licuados de petróleo -GLP-); b) 4,65.10^3 dm3 (4,65 m3).

AMPLIACIÓN; a) 89,8 g de butano en estado gas