EJERCICIOS DE GASES IDEALES

Z1.- Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1,2 atm.si la temperatura no cambia?

2.- El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la presión permanece constante.

3.- Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.

Si 20 litros de aire se colocan dentro de un recipiente a una presión de 1 atm, yse presiona el gas hasta alcanzar el valor de 2 atm. ¿Cuál será el volumen final de lamasa de aire si la temperatura se mantiene constante? Si 20 litros de aire se colocan dentro de un recipiente a una presión de 1 atm, yse presiona el gas hasta alcanzar el valor de 2 atm. ¿Cuál será el volumen final de lamasa de aire si la temperatura se mantiene constante? Si 20 litros de aire se colocan dentro de un recipiente a una presión de 1 atm, yse presiona el gas hasta alcanzar el valor de 2 atm. ¿Cuál será el volumen final de lamasa de aire si la temperatura se mantiene constante? Si 20 litros de aire se colocan dentro de un recipiente a una presión de 1 atm, yse presiona el gas hasta alcanzar el valor de 2 atm. ¿Cuál será el volumen final de lamasa de aire si la temperatura se mantiene constante? Si 20 litros de aire se colocan dentro de un recipiente a una presión de 1 atm, yse presiona el gas hasta alcanzar el valor de 2 atm. ¿Cuál será el volumen final de lamasa de aire si la temperatura se mantiene constante? Si 20 litros de aire se colocan dentro de un recipiente a una presión de 1 atm, yse presiona el gas hasta alcanzar el valor de 2 atm. ¿Cuál será el volumen final de lamasa de aire si la temperatura se mantiene constante?4.- Un gas ocupa un volumen de 2 l en condiciones normales (1 atm y 10 grados Celsius). ¿Qué volumen ocupará esa misma masa de gas a 2 atm y 50ºC?

LEY GENERAL DE LOS GASES

EJEMPLO:
UN TANQUE DE OXIGENO CON UN VOLUMEN INTERIOR DE 20 LITROS SE LLENA CON GAS BAJO UNA PRESION ABSOLUTA DE 6 MPa A 20 GRADOS CELSIUS. EL OXIGENO SE VA USAR EN UN AVION PARA GRANDES ALTURAS, DONDE LA PRESION ABSOLUTA ES SOLO 70 kPa Y LA TEMPERATURA ES DE -20 GRADOS CELSIUS. ¿QUE VOLUMEN DE OXIGENO SERA CAPAZ DE SUMINISTRAR EL TANQUE EN ESAS CONDICIONES?
SOLUCION:

LA LEY:
P1V1/T1 = P2V2/T2

V2= (6OOOOOOPa)(20LITROS)(253 KELVIN)/ (70 000 Pa)(293 KELVIN) = 1480 LITROS

V2= (1)(2)(289)/ (273)(1,2)= 1.76 ATM

LEY DE GAY-LUSSAC

EJEMPLO:

UN NEUMATICO DE AUTOMOVIL SE INFLA A UNA PRESION MANOMETRICA DE 207 kPa EN UN MOMENTO EN QUE LA PRESION DE LOS ALREDEDORES ES DE 1 ATMOSFERA Y LA TEMPERATURA ES DE 25 GRADOS CELSIUS. DESPUES DE MANEJARLO, LA TEMPERATURA DEL AIRE DEL NEUMATICO AUMENTA A 40 GRADOS CELSIUS. SUPONGA QUE EL VOLUMEN DE GAS CAMBIA SOLO LIGERAMENTE. ¿CUAL ES LA NUEVA PRESION MANOMETRICA?.

SOLUCION:

P1= 207 + 101.3= 308 kPa

T1= 25+273= 298 GRADOS KELVIN

P2=?

T2= 40+273=313 GRADOS KELVIN

SEGUN LA LEY:

P1/T1 = P2/T2

P2= (308)(313)/298= 323.5 kPa PERO COMO LA PRESION MANOMETRICA SE CALCULA AL RESTAR LA PRESION DEL AIRE QUE HAY EN EL AMBIENTE, EN ESTE CASO 1 ATMOSFERA: 

PRESION MANOMETRICA= 324-101= 222 kPa.

LEY DE CHARLES. EJEMPLOS

EJEMPLO:

UN CILINDRO SIN FRICCION SE LLENA CON 2L DE UN GAS IDEAL A 23 GRADOS CELSIUS. UN EXTREMO DEL CILINDRO ESTA FIJO A UN PISTON MOVIBLE Y EL GAS PUEDE EXPANDIRSE A UNA PRESION CONSTANTE HASTA QUE SU VOLUMEN LLEGA A 2.5L. ¿CUAL ES LA NUEVA TEMPERATURA DEL GAS?

SOLUCION:

T1= 23+273= 296 GRADOS KELVIN

V1= 2 LITROS

T2=?

V2= 2.5 LITROS

FORMULA: V1T1/V2T2

POR LO TANTO:

T2= (2.5)(296)/2= 370 GRADOS KELVIN (97 GRADOS CELSIUS)

LEY DE BOYLE. EJEMPLOS

EJEMPLO:

¿QUE VOLUMEN DE GAS DE HIDROGENO SE REQUIERE PARA LLENAR UN TANQUE DE 5000 cm CUBICOS BAJO UNA PRESION MANOMETRICA DE 530 kPa?

1 ATMOSFERA= 1ATM= 101.3 kPa

COMO LA PRESION ABSOLUTA FINAL ES DE 530 kPa SE LE SUMA LA PRESION ATMOSFERICA= 530+101.3= 631.3 kPa

P1= 101.3 kPa 

P2= 631.3 kPa

V2= 5000cm cúbicos 

aplicando la Ley de Boyle:

P1V1=P2V2

(101.3)V1=(631.3)(5000)

V1= ((631.3)(5000))/101.3= 31145 cm cúbicos 

BLOQUE3. LEYES DE LOS GASES

Los gases constituyen un estado de la materia que se caracteriza por estar formado por moléculas en las que predominan ampliamente las fuerzas de repulsión sobre las de atracción. Esto hace que tengan una gran expansibilidad y que ocupen todo el volumen en el que se contienen. Particularmente en los cursos de química se trata sobre los gases ideales. Estos gases no existen en la realidad, sino que son producto de simplificaciones basadas en suposiciones. Por ejemplo, en los gases reales las moléculas ocupan un volumen. Pero en los ideales se desprecia. Existen algunos gases teóricos como el gas de Van der Waals que tiene en cuenta en su fórmula al volumen de las moléculas y la fuerza de repulsión o atracción. Son gases que se acercan a los reales. Aquí trataremos sobre los gases ideales.

Una de las leyes más estudiadas en este campo, es la ley de Boyle Mariotte. Existen en los gases 3 parámetros que se estudian siempre y que representan variables, es decir que varían. Son la presión, el volumen y la temperatura. Este científico mantuvo constante la temperatura e hizo variar a la presión y al volumen y escribió los datos de ambos. Luego de tener varios valores, realizo el cálculo de los productos de V (volumen) y P (presión). Noto que cada P por su V daba siempre lo mismo, o sea una constante.

P₁ x V₁ = P₂ x V₂ = P₃ x V₃ = P₄ x V₄ = P_n x V_n

Otros científicos como Charles y Gay Lussac probaron otras variaciones. Charles, mantuvo la presión constante. De esta manera variaban T (temperatura) y V (volumen). Estas magnitudes eran directamente proporcionales al contrario que en el experimento de Boyle. A medida que aumentaba T también lo hacía V. En este caso matemáticamente la constante estaba dada por los cocientes entre V y T.

V₁/T₁ = V₂/T₂ = V₃/T₃ = V_n/T_n

Gay Lussac mantuvo constante a V, de manera que observo que P (presión) y T (temperatura) se mantenían también directamente proporcionales. Cuando subía una también subía la otra.

P₁/T₁ = P₂/T₂ = P₃/T₃ = P_n/T_n

Todas ellas se condensan en la siguiente fórmula que es aplicable para una misma cantidad de gas:

P₁ · V₁ / T₁ = P₂ · V₂ / T₂

donde:

• P es la presión


• V es el volumen


• T es la temperatura absoluta (en grados Kelvin)

CUESTIONARIO DE REPASO DE UNDIAD 2

INSTRUCCIONES: CONTESTA CADA UNA DE LAS SIGUIENTES PREGUNTAS Y EJERCICIOS. EN LOS EJERCICIOS NO OLVIDES ANOTAR TUS DATOS, FORMULA Y RESULTADOS.

1.              Define con tus palabras los conceptos de calor y temperatura y explica que diferencia existe entre ellos.

2.              ¿Qué sucede cuando dos cuerpos de diferente temperatura se ponen en contacto? (de donde a donde fluye el calor) ¿influye el tamaño con la transferencia?

3.              Las moléculas de un cuerpo están en constante movimiento, ¿qué le pasa a dichas moléculas si aumenta o disminuye la temperatura?

4.              Explica las escalas de temperatura (ºC, ºK, ºF) ¿a qué temperatura hierve y se congela el agua en cada una de éstas escalas?

5.              Explica y da ejemplos de la transferencia de calor por: inducción, convección y radiación.

6.              ¿Cuáles son las unidades de calor?, defínelos

7.              Explica el concepto de capacidad calorífica, calor específico

8.              ¿Cuántas calorías se necesitan para calentar 200 gramos de agua, desde 20ºC hasta 110ºC, si el calor específico del agua es de 1 cal/gmºC

9.              Para que 620 gramos de una sustancia se calienten de 20ºC a 180ºC se necesitan 12.000 calorías, calcular su calor específico.

10.           ¿Qué cantidad de calor pierden 350 gramos de agua, al enfriarse de 95ºC hasta 35ºC.

11.           Calcule la masa si: incremento de temp= 15 grados, cantidad de calor=196 calorias y Ce= 0.190.
12.           Los puntos de fusión y ebullición, a la presión atmosférica, del alcohol etílico son - 117ºC y 78,5ºC convertir estas temperaturas a la escala Fahrenheit y a Kelvin.

13.           Los puntos de fusión y ebullición a presión atmosférica del mercurio son 675ºF y - 38ºF convertir esas temperaturas a grados centígrados y kelvin

14.           Calcula la longitud que tendrá a 70ºC una varilla de hierro, cuya longitud a 20ºC es de 40 cm, sabiendo que el coeficiente de dilatación térmica del hierro es la indicada en la tabla.

15.           Calcula el aumento de longitud de una barra de cobre de 500cm de largo, cuando se calienta desde 12ºC a 32ºC, el coeficiente de dilatación del cobre es la indicada en la tabla.

16.           Un vaso de vidrio tiene una capacidad de 500 centímetros cúbicos a 20ºC hallar su capacidad a los 300ºC, el coeficiente de dilatación del vidrio es la indicada en la tabla.

17.           ¿Qué mide la temperatura de los cuerpos?

18.           ¿Qué escalas para medir la temperatura existen?

19.           ¿Como se sabe que existe el cero absoluto si nunca se ha alcanzado?

20.           ¿Que es la dilatación de los cuerpos?

21.           ¿Como se transmite el calor en los cuerpos sólidos?.

22.           ¿Como se le llama a la propagación del calor por medio de ondas electromagnéticas?

23.           ¿Que tipos de dilatación existen?

24.           ¿Explica la dilatación irregular del agua?

25..           ¿Qué es el estado del tiempo

26.           ¿Qué diferencia hay entre clima y estado del tiempo?

27.         ¿Dentro del salón que tiene mayor temperatura el pizarrón, las butacas, o las ventanas explica por que?

28.           ¿Con que se mide la temperatura?

29.           Una barra de aluminio de calienta de 17 a 230 grados Celsius, si esta media 10.8m antes de calentarse calcule cuanto aumento de tamaño después de haber sido calentada.

30.           Una ventana mide 2.4m de area cuando esta a 0 grados Celsius y planea llevarse a un lugar donde la temperatura siempre estará mas o menos a 55 grados. Si en el lugar donde hace calor el marco donde se instalara la ventara mide 2.401 m de area, usted decida si la ventana debe trasladarse o no y porque.