Fenómenos Capítulo 18 Capítulo 18 1.- Estudio de la energía, sus formas y transformaciones, así como sus interacciones con la materia. ______________________. 2.- Parte de un universo que se ha separado para su examen y análisis. ______________________. 3.- Porción del universo que interactúa fuertemente con el sistema en estudio: ______________________. 4.- Superficie que separa al sistema de sus alrededores. ______________________. 5.- Sistema en el cuál ninguna masa cruza las fronteras. _______________________ también recibe el nombre de: ______________________ de __________________. 6.- Sistema cuya masa atraviesa las fronteras: ___________________ ó ________________________ de ____________________. 7.-Sistema para el cual ninguna masa ni ninguna energía cruza la frontera. _________________________. 8.- Cualquier cantidad que describe el estado de un sistema, cuyo valor depende únicamente del estado del sistema en estudio. _________________________. 9.- Propiedades que dependen de la masa del sistema o de la extensión del sistema: _________________________. 10.- Propiedades que son independientes de la masa contenida dentro de las fronteras del sistema. _________________________. 11.- Diga en cada caso si se trata de una propiedad extensiva o intensiva Presión: __________________, Volumen: ______________, Temperatura: ________________. 12.- Ecuación que establece una relación entre: p, V, T y m (o n), (variables que describen las condiciones en que existe un material dado). ___________________ de ______________________. 13.- Estado para el cual las propiedades que lo describen son constantes si dicho sistema no interactúa con sus alrededores: _________________ de ___________________ del ___________________. 1 Fenómenos Capítulo 18 14.- Ecuación de estado que describe el comportamiento de un gas. Que considera las moléculas del gas como objetos puntuales, los cuales ejercen fuerzas sobre las paredes del recipiente, pero no entre sí. ________________________. 15.- Ecuación de estado que describe el comportamiento de un gas, considerando el volumen de las moléculas y de las fuerzas que ejercen entre sí. ________________________. 16.- Curva que representa el comportamiento a cierta temperatura en una gráfica presión Vs. Volumen (pV). ________________________. 17.- Escribe las ecuaciones que te piden en cada caso, indica lo que representa cada variable. a) Relaciona la masa molar de un compuesto con la masa de una molécula. b) Energía cinética de traslación media de n moles de gas ideal. c) Energía cinética de traslación media de una molécula de gas. d) Constante de Boltzmann: e) Energía cinética de traslación media por mol de gas: f) Ecuación de gas ideal sobre una base molecular. 2 Fenómenos Capítulo 18 g) Tiempo libre medio: h) Trayectoria libre media de una molécula de gas. i) Capacidad calorífica molar a volumen constante de un gas monoatómico. j) Capacidad calorífica de un gas a volumen constante “gas diatómico” k) Capacidad calorífica molar a volumen constante de los sólidos. 18.- Un ___________________de __________________ Es una gráfica de P Vs. V en el cual se puede representar las condiciones de una fase estable, las condiciones en que dos fases pueden coexistir en equilibrio, o el llamado punto triple. 19.-Estado en el que pueden coexistir agua sólida, agua líquida y vapor de agua: ________________ _____________. 20.-La ecuación de estado de cualquier material puede representarse gráficamente como una superficie en un espacio tridimensional con coordenadas: _________, _________, _________. 3 Fenómenos Capítulo 18 Capítulo 18 Ejercicios 1.- Un tanque cilíndrico tiene un pistón ajustado que permite cambiar el volumen del tanque. El tanque tiene originalmente 0.110𝑚3 de aire a 3.4 𝑎𝑡𝑚 de presión. Se tira lentamente del pistón hasta aumentar el volumen de aire a 0.390 𝑚3 si la temperatura permanece constante, ¿Qué valor final tiene la presión? 2.- Si tenemos una mezcla de dos o más gases y si la mezcla está lo suficientemente diluida (cada gas puede ser considerado como ideal), entonces se puede suponer que cada gas ocupa todo el volumen del recipiente y la presión total de la mezcla es la suma de las presiones individuales, llamadas presiones parciales (Ley de las presiones parciales). Si se tiene un depósito de oxígeno de 20𝐿 a una presión de 0.30 𝑃0 (𝑃0 = 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎) y otro de Nitrógeno de 30𝐿 que está a una presión de 0.60 𝑃0 . La temperatura de cada gas es de 300𝐾. A continuación, el oxígeno se transporta al depósito de 30𝐿 que contiene el Nitrógeno, donde ambos se mezclan. ¿Cuál es la presión de la mezcla si su temperatura es de 330𝐾. 3.- Aunque la mayoría de los gases se comportan como gas ideal a las presiones ordinarias, su comportamiento se desvía del ideal a presiones suficientemente altas o temperaturas suficientemente bajas, es decir, cuando la densidad del gas es elevada y las moléculas por término medio no están muy alejadas, la ecuación de Van der Waals describe el comportamiento de muchos gases reales en un amplio margen de presiones con más exactitud que la del gas ideal. Considere un tanque de 20𝐿 que contiene 300 moles de Helio a 400 𝑎𝑡𝑚 de presión. a) Cuál es el valor de 𝑎𝑛2 𝑉2 ¿Qué fracción de la presión representa? representa? b) Cuál es el valor de 𝑏𝑚 y que fracción del volumen c) Cuánto vale la temperatura del helio? 4.- Suponiendo que la temperatura atmosférica es de 0°𝐶 en todos sus puntos e ignorando la variación de la gravedad con la altura, compare la disminución porcentual en la presión del aire al subir del nivel del mar a una elevación de 100𝑚 , con la que se observa al subir del nivel del mar a una elevación de 1000𝑚, si su segunda respuesta no es 10 veces la primera explique por qué. 5.- Un deuterón 2 1𝐻 es un núcleo de un isótopo de hidrógeno y consiste de un neutrón u un protón. El plasma de deuterones en un reactor de fusión nuclear debe calentarse a 300 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐾𝑒𝑙𝑣𝑖𝑛. Calcule la rapidez eficaz de los deuterones. ¿Es una rapidez apreciable de la rapidez de la luz? (𝑐 ≅ 3𝑥108 ). b) ¿Qué temperatura tendría el plasma si la rapidez eficaz de los deuterones fuera igual a 0.10𝑐? 6.- Calcule la trayectoria libre media de las moléculas de aire a una presión de 3.5𝑥10−13 𝑎𝑡𝑚 y una temperatura de 300𝐾. Modele las moléculas como esferas de radio de 2𝑥10−10 𝑚. 4
