> restart:#"m01_p19"

Para investigar un cierto compuesto gaseoso de oxígeno se llena con él una ampolla de vidrio y se realizan las siguientes medidas: volumen de gas 498,5±1 cm3, presión 40,1±0,1 kPa sobre la atmosférica, que es de 93±1 kPa, temperatura 20,7±0,5 °C, masa en vacío 12805 miligramos y masa una vez llena 14089 miligramos, teniendo la balanza una precisión de ±10 miligramos. Se pide:

a) Estimar la masa molar del gas.

b) Estimar la incertidumbre en el valor anterior.

c) Sugerir una fórmula molecular para dicho gas.

Datos:

> read"../therm_eq.m":read"../therm_proc.m":with(therm_proc):

> dat:=[V=498.5e-6*m_^3,p1=40.1e3*Pa_+p0,p0=93e3*Pa_,T0=20.7*K_+T[tr],m0=12805e-6*kg_,m1=14089e-6*kg_,Smm=10e-6*kg_/(m1-m0),STT=0.5*K_/T0,Spp=1e3*Pa_/p1,SVV=1e-6*m_^3/V];

[V = `+`(`*`(0.4985e-3, `*`(`^`(m_, 3)))), p1 = `+`(`*`(0.401e5, `*`(Pa_)), p0), p0 = `+`(`*`(0.93e5, `*`(Pa_))), T0 = `+`(`*`(20.7, `*`(K_)), T[tr]), m0 = `+`(`*`(0.12805e-1, `*`(kg_))), m1 = `+`(`*`...
[V = `+`(`*`(0.4985e-3, `*`(`^`(m_, 3)))), p1 = `+`(`*`(0.401e5, `*`(Pa_)), p0), p0 = `+`(`*`(0.93e5, `*`(Pa_))), T0 = `+`(`*`(20.7, `*`(K_)), T[tr]), m0 = `+`(`*`(0.12805e-1, `*`(kg_))), m1 = `+`(`*`...

Esquema:

> `:=`(Sistemas, [gas, amb])

[gas, amb]

> `:=`(Estados, [1 = inicial, 2 = final])

[1 = inicial, 2 = final]

Ecs. const.:

> eqET:=subs(eq1_11,eq1_12);eqEE:=eq1_16;dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:

`/`(`*`(m), `*`(V)) = `/`(`*`(p), `*`(R, `*`(T)))
DU = `*`(m, `*`(c[v], `*`(DT)))

a) Masa molar

> T1:=T0:M:=solve(subs(m=m1-m0,p=p1,T=T1,R=R[u]/M,eqET),M);M_:=subs(dat,dat,M):'M'=evalf(M_,2);

`+`(`-`(`/`(`*`(`+`(`-`(m1), m0), `*`(R[u], `*`(T0))), `*`(V, `*`(p1)))))
M = `+`(`/`(`*`(0.47e-1, `*`(kg_)), `*`(mol_)))

> SMM:=sqrt(Smm^2+STT^2+Spp^2+SVV^2);SMM_:=subs(dat,dat,SMM);subs(dat,dat,[Smm,STT,Spp,SVV]);DeltaM_:=SMM_*M_:'DeltaM'=evalf(DeltaM_,1);Mmin_:=M_-DeltaM_:'Mmin'=evalf(Mmin_,2);Mmax_:=M_+DeltaM_:'Mmax'=evalf(Mmax_,2);

`*`(`^`(`+`(`*`(`^`(Smm, 2)), `*`(`^`(STT, 2)), `*`(`^`(Spp, 2)), `*`(`^`(SVV, 2))), `/`(1, 2)))
0.1112e-1
[0.7752e-2, 0.1736e-2, 0.7513e-2, 0.2006e-2]
DeltaM = `+`(`/`(`*`(0.5e-3, `*`(kg_)), `*`(mol_)))
Mmin = `+`(`/`(`*`(0.47e-1, `*`(kg_)), `*`(mol_)))
Mmax = `+`(`/`(`*`(0.48e-1, `*`(kg_)), `*`(mol_)))

i.e. podría ser (mirando en la Tabla de Gases) ozono, O3=0,048; dióxido de nitrógeno, NO2=0,046; etanol, CH3-CH2OH=0,046, pero es líquido (y su isómero, el dimetil éter también, y el NO2 a 21 ºC y 140 kPa también). Tal vez fuese simplemente CO2 (M=0,044 kg/mol), o propano (M=0,044 kg/mol), con incertidumbres menos estrictas.

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