En una fábrica se reportó la explosión de unos balones de oxígeno medicinal. Al analizar lo sucedido se observó que estos estaban siendo llenados en el momento del accidente, pero, debido a los daños, no se logró determinar si se estaba llenando con O2(g). Se sabe que los balones tienen un volumen de 50 litros y cuando se llenan, a 25°C, la presión interna máxima es de 200 bar. De acuerdo a la información brindada, ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es la correcta? A. Si a un balón se le inyecta por error 10 kg de gas nitrógeno (N2), este reventaría B. Si al llenar el balón se aumenta la temperatura hasta 50°C, se podrá introducir 400 mol de O2 en dicho balón C. Si a un balón se le inyecta por error 10 Kg de gas helio, este reventaría D. Los balones pueden almacenar más de 20 Kg de gas oxígeno
Respuestas
La afirmación C es la verdadera, ya que si se ponen 10kg de helio se excede sobradamente la presión máxima.
Explicación:
Las afirmaciones respecto de los balones de oxígeno se pueden comprobar considerando a los gases como ideales y aplicando la correspondiente ley. Teniendo en cuenta que 25°C son 298K queda:
a) La masa molar del nitrógeno es de 0,028kg por mol, con lo cual 10kg de nitrógeno es 10kg/0,028kg=357mol. La presión queda:
El balón no explotará porque soporta 200 bar, por lo que la afirmación es incorrecta.
b) Si la temperatura se aumenta a 50°C, es decir 323K, la presión al poner 400 moles de oxígeno queda:
Se excede la presión máxima por lo que la afirmación es falsa.
c) La masa molar del helio es de 4 gramos por mol por lo que queda n=10kg/0,004kg=2500mol. La presión en el tanque queda:
El balón reventaría al excederse sobradamente la presión máxima. La afirmación es verdadera.
d) En este caso la masa molar del oxígeno es 32 gramos por mol, por lo que queda n=20kg/0,032kg=625mol. La presión queda:
La afirmación es falsa porque con 20kg de oxígeno se excede con creces la máxima presión que el balón soporta.