TALLER EXPANSIÓN TERMICA Y LEYES DE LOS GASES

TALLER EXPANSIÓN TERMICA Y LEYES DE LOS GASES
EJERCICIOS EXPANSIÓN TÉRMICA
1. Una tira bimetálica plana consiste en un trozo de aluminio remachado a una tira de hierro.
Cuando se calienta la tira se dobla. ¿Cuál metal estará en el exterior de la curva? Explique.
(Aluminio α= 25 x 10-6 ºC-1) (Hierro α = 12 x 10-6 1/°C).
2. Una esfera de cuarzo mide 8.75 cm de diámetro. ¿Cuál será su cambio en su volumen si se
calienta de 30ºC a 200ºC? ϒ= 1 x 10-6 1/°C.
3.
La longitud de un cable de acero es de 40 m a 22 °C. Determine su longitud en un día en
que la temperatura es de 34 °C, sabiendo que el coeficiente de dilatación lineal del acero
es igual a 11x10-6 1/°C.
4.
A través de una barra metálica se quiere medir la temperatura de un horno para eso se
coloca a una temperatura de 22 °C en el horno. Después de un cierto tiempo se retira la
barra del horno y se verifica que la dilatación sufrida equivale a 1,2 % de su longitud inicial,
sabiendo que α = 11*10-6 1/°C. Determine: La temperatura del horno en el instante en que
la barra fue retirada.
5. Un frasco de vidrio de 1.5 litros, se llena completamente con mercurio a una temperatura
de 18º C y se calienta hasta 100 º C ¿Cuánto mercurio se derrama del frasco? ϒ= 180 x 10-6
1/°C
6. Una esfera de bronce de 33,5 cm ³ de volumen sufre un aumento de temperatura de 45
°C, ¿cuál será el aumento de volumen experimentado, si el coeficiente de dilatación lineal
del broncees de 0,0000156 1/°C?
EJERCICIOS LEYES DE GASES
Para resolver estos ejercicios tener en cuenta los siguientes detalles:
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Si la temperatura está a 0° hay que pasarla necesariamente a Kelvin
1 atm = 1.013 x 105 Pa
1 L (litro) = 1x 10 -3 m3
La constante universal de los gases puede tomar cualquiera de los dos siguientes valores:
R= 8,314 J/(mol.K)
o R = 0,082 (L.atm)/ (mol.K). El primer valor de R se utiliza si las
unidades están en unidades fundamentales del sistema internacional, Pascales, metros
cúbicos, Kelvin. El segundo valor se utiliza cuando la presión
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Recordar que n=m/M. Siendo n-número de moles m-masa y M- Masa molar. (Recordar
que esto lo vieron en química)
1. Una muestra de un gas a 27°C de temperatura y presión de 1 atm que ocupa un volumen
de 0,4 litros, se calienta hasta una temperatura de 177°C, incrementándose su volumen
hasta 0,5 litros. ¿Qué presión ejercerá ahora?
2. En el fondo de un lago, donde la temperatura es de 7°C, la presión es de 2,8 atm. Una
burbuja de aire de 4 centímetros de diámetro en el fondo asciende hasta la superficie,
donde la temperatura del agua es de 27°C. ¿Cuál será el diámetro de la burbuja justo
antes de alcanzar la superficie? Recuerda que el volumen de una esfera es (4/3)πr3
3. Una determinada masa de gas ocupa un volumen de 100 litros en condiciones ambientales
de presión y temperatura (20º C y 1 atm). ¿Qué volumen ocupará la esta misma masa de
gas cuando la presión descienda hasta 380 mm de Hg y la temperatura aumente hasta los
80º C. (Recuerda: 1atm = 760 mm de Hg).
4. Quince litros de un gas se encuentran a 0º C, ¿cuál será su volumen si la presión
permanece constante y la temperatura aumenta hasta 27º C?
5. Se dice que un gas se encuentra en condiciones normales cuando se encuentra sometido a
la presión de 1 atm y su temperatura es de 0°C. Cierta masa de un gas ocupa un volumen
de 50 litros en condiciones normales. ¿Qué volumen ocupará esta misma masa de gas
cuando, simultáneamente, se doblen la presión y la temperatura?
6. Calcula cuántas bombonas de 200 litros de capacidad se podrán llenar a una presión de 2
atm con el gas propano de un depósito de 500 m3 cuya presión es de 4 atm.
7. Cierta cantidad de un gas ocupa un volumen de 6 litros a 1 atmósfera de presión y 20°C.
a) ¿Qué volumen ocupará si se triplica la temperatura (20°C ® 60°C) manteniendo la
presión constante?
b) ¿Qué presión ejercerá si duplicamos el volumen manteniendo la temperatura
constante?
c) ¿Cuál será su temperatura si quintuplicamos la presión manteniendo el volumen
constante?
d) ¿Y cuál será su volumen si triplicamos la presión y doblamos la temperatura (20°C ®
40°C)?
8. Un neumático sin cámara, que tiene una capacidad de 16 litros, soporta una presión de 1,93
atm cuando la temperatura ambiente es de 20°C. ¿Qué presión llegará a soportar dicho neumático
si, en el transcurso de un viaje, las ruedas alcanzan una temperatura de 80°C?
9. Determine el volumen de 1 mol de cualquier gas si se supone que se comporta como un gas
ideal a PTE. “Presión y temperatura estándar” T= 273 K y P = 1 amt o P = 1.013 x 105 Pa.
10. ¿Cuál es la presión dentro de un contenedor de 35 L en cuyo interior hay 105 kg de gas argón a
385 K?
11. Un globo de helio que se supone es una esfera perfecta, tiene un radio de 18 cm. A
temperatura ambiente (20°C) su presión interna es de 1.05 atm. Determine el número de oles de
helio en el globo y la masa de helio necesaria para inflar el globo a estos valores.