, , , 100m 200m 300m × ×

FÍSICA 2 (MA256)
Semana 7 – Sesión 3
1. Calcule el número de moléculas que hay en 25 moles de un gas ideal. Sol: 1,5 x1025
moléculas.
2. Calcule el número de átomos de una moneda de cobre de 3,0 g . MCu = 63,54 g .
Sol: 2,8 x1022 átomos.
3. Calcule la masa de una molécula de un gas contenido en un balón de gas, si se sabe que en
ella existen 8,0 x1025 moléculas. La masa de gas que hay dentro del balón es de 6,4 kg . Sol:
8,0 x10-26 kg/molécula.
4. Calcule el número de moles de un gas ideal que se encuentra en 100 cm3, a 20 ºC y 105 Pa
de presión. Sol: 4,1 x10-3 moles.
5. Un recipiente flexible en C.N. tiene un volumen de 10,0 m3 . ¿Cuál es la masa del O2
encerrada en él? Sol: 14,3 kg .
6. Un globo publicitario de helio, de forma esférica tiene un radio de 18,0 cm . A temperatura
ambiente (20 ºC), su presión interna es de 1,05 atm . Encuentre el número de moles de He
que hay en el globo y la masa de gas necesaria para inflarlo con estos valores. M He = 4,00
g/mol . Sol: 1,067 moles, 4,27 g .
7. Un envase de desodorante cerrado herméticamente, contiene 200 cm3 de gas ideal
comprimido a una presión de 2,00 atm, en un ambiente a 23,0 ºC . En esas condiciones se
tira al fuego, donde alcanza 127,0 ºC de temperatura. Calcule la presión dentro del envase.
Desprecie cualquier cambio de volumen del envase.
8. Un auditorio tiene dimensiones de 10 ,0 m × 20 ,0 m × 30 ,0 m ¿Cuántas moléculas de aire
se necesitan para llenar el auditorio a 20,0 ºC y 101 kPa de presión?
Sol: 1,5 x1029 moléculas.
9. Un gas ideal se encuentra encerrado en un recipiente de 8,31 m3 soportando una presión de
1,30 kPa y una temperatura de 400 K, ¿cuántas moles del gas se encuentran en el
recipiente? Sol: 3,25 moles.
10. Del problema anterior, se sabe que parte del gas abandona el recipiente, de modo que su
presión desciende a 500 Pa y su temperatura llegó a ser 250 K . ¿Cuántas moles salieron del
recipiente? Sol: 1,25 moles.
11. Una mol de gas ideal inicialmente a 300 K se enfría a volumen constante de modo que la
presión final es ¼ de la inicial. Después el gas se expande a presión constante hasta que
alcanza la temperatura inicial. Grafique el diagrama PV correspondiente.
12. En la siguiente figura están representados en los ejes V-T dos
isóbaras, una de ellas corresponde a la presión P1 y la otra a la
presión P2. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?
Considere el sistema como un gas ideal.
a) P2 >P1
b) P2 <P1
c) P2 = P1
d) P2 = 3P1
Sol: b)
V
P2
P1
0
T
1
13. En la siguiente figura están representados en los ejes PT dos isócoras, una de ellas corresponde al volumen V1
y la otra al volumen V2. ¿Cuál de las siguientes
afirmaciones es correcta? Considere el sistema como un
gas ideal. Justifique su respuesta.
a) V1<V2
b) V1 >V2
c) V2 = V1
d) 2V2 = V1
Sol: a)
P
V1
V2
14. Establezca la falsedad o veracidad de las siguientes proposiciones justificando su respuesta:
a) La temperatura es proporcional a la cantidad de energía calorífica que tiene un cuerpo.
b) La temperatura es directamente proporcional al valor medio de la energía cinética de las
moléculas.
c) La velocidad cuadrática media (vrms) de las moléculas es directamente proporcional a la
temperatura.
d) Si la temperatura de un gas ideal se duplica manteniendo constante la presión, la rapidez
eficaz de las moléculas crece en un factor 2 .
e) La energía cinética media de las moléculas depende de un gas ideal depende de la presión
del gas y su temperatura. Sol: V, V, F, V, F
15. Dos gases diferentes están a igual temperatura. ¿Qué relación guardan sus rapideces
eficaces? ¿Qué relación guardan las energías cinéticas medias de las moléculas de los gases
respectivos?
16. Cuántos átomos de gas helio (He) son necesarios para llenar un globo hasta un diámetro de
30,0 cm a 20,0 °C y 1,00 atm? ¿Cuál es la energía cinética media de cada átomo de helio?
Sol: 3,54 x1023 átomos;
¿Cuál es la velocidad promedio de cada átomo de helio?
-21
-9
6,07 x10 J; 2,27 x10 m/s.
17. La presión de una mol de He ocupa 22,5 L es de 101 kPa . Determine la rapidez eficaz de
sus moléculas. Sol: 1,31 × 10 3
m
s
18. La velocidad cuadrática media de las moléculas de un gas de densidad 0,840 kg/m3 es 1 414
m/s, ¿cuál es la presión del gas? Sol: P = 5, 60 × 105 Pa
19. Un tanque contiene 2,00 moles de He gaseoso a 20,0 °C . Suponiendo que el helio se
comporta como un gas ideal, calcule a) la energía interna total del gas, b) la energía cinética
media por molécula, c) la velocidad cuadrática media (vrms) de los átomos de He a 20,0 °C .
MHe = 4,00 g/mol . Sol: 7,30 × 10 3 J ; 6,07 × 10 −21 J ; 1351 × 10 − 21
m
s
20. Una burbuja de aire se eleva desde el fondo de un lago, en donde la presión es 3,0 atm,
hasta la superficie, donde la presión es 1,0 atm . La temperatura en el fondo del lago es
de7,0 ºC y la temperatura en la superficie es 27 ºC . Encuentre la relación de volúmenes de
la burbuja en el fondo y en la superficie. Sol: 0,31
21. Inicialmente, la velocidad cuadrática media (vrms) de las moléculas monoatómicas que se
comportan como un gas ideal es de 250 m/s . La presión y el volumen del gas se aumentan
al doble, mientras se mantiene constante el número de moles del gas. Calcule la velocidad
cuadrática media final de las moléculas. Sol: 500 m/s
22. El dióxido del carbono (CO2) tiene una masa molecular de 44,0 g/mol. Calcule:
2
a) La temperatura de una molécula de CO2, si la energía cinética de traslación media de
una molécula es 6,50x10-21 J .
b) La rapidez eficaz de una molécula de CO2 a la temperatura hallada en a). Sol: 314 K,
422 m/s
23. Un gas está a una presión de 1,50 atm y a un volumen de 4,00 m3 . Calcule el trabajo
realizado por el gas cuando:
a) Se expande a una presión constante hasta el doble de su volumen inicial y
b) Se comprime a presión constante hasta un cuarto de su volumen inicial.
Sol: 6,08 x105 J, -4,56x105 J
24. Una muestra de gas ideal de un mol se lleva a través
de los procesos termodinámicos que se muestran en
la figura: una expansión isotérmica ab, una
compresión isobárica bc y una isocórica ca. Si, T=
300 K, Pa= 5,00 atm, Pb = Pc=1,00 atm, calcule el
trabajo realizado por el gas en cada proceso.
P
Pa
a
Sol: 4,01 x103 J, -19,7 atm L= -19,9x102 J, 0 J.
Pb
25. Calcule el trabajo que se requiere para comprimir a
c
Va
b
Vb
V
1/10 de su volumen inicial, 5,0 moles de aire a 20,0 °C y 1,00 atm de presión por un
proceso isotérmico. Sol: -2,80x104 J
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