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1 I.MUNICIPALIDAD DE PROVIDENCIA CORPORACIÓN DE DESARROLLO SOCIAL LICEO POLIVALENTE ARTURO ALESSANDRI PALMA DEPARTAMENTO DE FÍSICA PROF.: Nelly Troncoso Rojas. GUIA DE ESTUDIO FÍSICA 4 MÓDULO PREPARACIÓN PRUEBA COEFICIENTE DOS Nombre: Curso: Fecha: UNIDADES: Temperatura y Dilatación Calor Gases ideales. OBJETIVO (S) DE APRENDIZAJE(S): 1.- Aplicar las ecuaciones para transformar a grados Celsius, Farhenheit y Kelvin. 2.- Definir y ejemplificar las dilataciones: lineal, superficial y volumétrica. 3.- Definir los conceptos relacionados con Calor. 4.- Aplicar las ecuaciones relacionadas con Calor. 5.- Definir las condiciones de un gas ideal. 6.- Aplicar las leyes de las transformaciones isotérmicas e isobáricas. APRENDIZAJES A TRABAJAR: Temperatura-Escalas de temperaturas-dilatación lineal- Dilatación superficial-dilatación volumétrica- Calor-Calor específico-capacidad térmica- Calor latente-gases ideales- Transformación Isotérmica- Transformación Isobárica-Conceptos de Termodinámica HABILIDADES DEL PENSAMIENTO: Recordar- Identificar Aplicar Calcular - Analizar I. INSTRUCCIONES: Defina los conceptos, utilizando sus apuntes. Recuerde revisar sus apuntes para salir de dudas 1.- Defina de forma completa. a) Temperatura. b) Equilibrio térmico. c) Dilatación de sólidos. d) Calor. e) Capacidad térmica. f) Calor específico. g) Calor latente II. INSTRUCCIONES: Responda cada pregunta con desarrollo completo. 1.- Completar la siguiente tabla: Grados Celsius Grados Kelvin Grados Farhenheit 40??? 80??? 40

2 -3??? 100??? 80-10??? 0??? 100 0??? 273??? Cuánto calor se necesita para que 0,5 Kg de hielo que está a 0º C se convierta en agua a 0º C? 3.- El calor latente de fusión del plomo es 5,8 cal/g. Si se tiene un trozo de 85 gramos a la temperatura de fusión Cuánto calor se necesita para que se funda? Resp: 0,493 cal 4.- Qué cantidad de calor se necesitan 20 gramos de hielo que están a 0º C, para transformarlo en vapor de agua a 200º C? Resp: 15,4 Kcal 5.- Se mezclan 100 g de agua a 10 ºC con 300 g de agua a 40 ºC. Cuál será la temperatura final de la mezcla? Resp. 32,5 C 6.- Un disco de aluminio de 123 g a 20 ºC absorbe 456 calorías. Cuál será la temperatura final que alcance? Considera que el calor específico del aluminio es 0,22 cal/g ºC.? Resp. 36,85 C 7.- Un cubo de aluminio, de lado 2cm, aumenta su temperatura en 25 C, Cuál será su volumen final? 8.- Calcular qué cantidad de energía hay que suministrar a 1350 ml de agua a 20 C para convertirlos en vapor de agua a 100 C. Resp. 3498,44 kj

3 RECORDEMOS: Transformaciones Isotérmicas: Comportamiento de los Gases Ley de Boyle: Si la temperatura T de cierta masa gaseosa, se mantiene constante, el volumen V de dicho gas será inversamente proporcional a la presión p ejercida sobre él, o sea pv = constante (si T = constante) Al duplicar p, V queda divido en 2 Al triplicar p, V queda divido en 3 Al cuadriplicar p, V queda divido en 4 *La densidad (d=m/v) de un gas es directamente proporcional a la presión ejercida sobre éste. El valor de m no varía en forma significativa, pero el valor de v aumenta o disminuye de manera inversamente proporcional al valor de p. Por tanto: Al duplicar p, V queda dividido en 2, y d se duplica

4 Transformaciones Isobáricas:

5 Este contenido es un DESAFIO. Uds ya lo vieron en química. Trate de repasar y avanzar

6 III. INSTRUCCIONES: Resuelva los siguientes ejercicios. 1. Un recipiente que contiene O2 está provisto de un pistón que permite variar la presión y el volumen del gas. Cuando O2 está sometido a una presión p1 = 4.0 atm, ocupa un volumen V1 = 20 litros. El gas se comprime lentamente, de modo que su temperatura no cambie, hasta que la presión alcance el valor de p2 = 16 atm. a) Cuál es el volumen V2 del oxígeno en su nuevo estado? b) Suponiendo que la densidad del O2 en el estado inicial, sea de 1.2 gr/lt, Cuál será su densidad en el estado final? 2. Cierta masa de gas ideal sufre una transformación isotérmica. Recordando la Ley de Boyle, completa la tabla: Estado P (atm) V (ltros) pv (amt x litro) I II 1.0 III 1.5 IV Un recipiente contiene un volumen V1 = 10 litros de gas CO2, a una temperatura t1 = 27 C. Calentando el conjunto y dejando que el émbolo del recipiente se desplace libremente, la presión del gas se mantendrá constante mientras se expande. Siendo t2 = 177 C la temperatura final del CO2. Cuál será el volumen final, V2, del gas? 4. Se tienen dos recipientes (provistos de émbolos que se pueden desplazar libremente), uno de los cuales contiene O2 y el otro, gas N2, y cada uno ocupa un volumen de 500 cm3 a 20 C. Al calentar ambos gases a presión constante hasta 200 C, cuál tendrá mayor volumen final? 5. Una masa de gas ideal sufre una transformación isobárica. Complete la tabla: Estado t ( C) T (K) V (cm 3 ) I II 127 III 327 IV Suponga que el gas del ejercicio anterior, en el estado I tiene una densidad de 6.0 gr/lt. Calcula su densidad en los estados II, III y IV. 7. Si construyes un diagrama V-t con los datos del ejercicio 5, cuál sería su aspecto?

7 8. Tres recipientes, A, B y C, con volúmenes iguales, contienen, respectivamente, HCl, H2O y NH3, todas estas sustancias en estado gaseoso y a la misma presión y temperatura. Suponga que el recipiente A contiene 1.0 x 1024 moléculas de HCl: a) Cuántas moléculas de vapor de H2O existen en B? y Cuántas de NH3 existen en C? b) Cuál es el número de átomos de H existentes en cada recipiente? c) Cuántos gramos de Hidrógeno se obtendrán de la descomposición de cada uno de esos gases? (La masa de un átomo de H es 1.7 x gramos) 9. Un estudiante de química informa a sus compañeros que para matar su sed tiene que beber 20 moles de agua. a) Cuántos gramos de agua toma el estudiante? (Considere la masa atómica del oxígeno igual a 16 u.m.a y la del hidrógeno igual a 1 u.m.a) b) Cuántas moléculas de agua bebió el estudiante? (Considere número de Avogadro N0 igual a 6 x 1023). c) Calcula la masa, en gramos, de una molécula de agua, a partir de los datos previos. 10. Considerando los gases del ejercicio 8 y ordénalos en forma creciente de acuerdo a su masa molecular y a su densidad. 11. Se halla que para un gas contenido en un recipiente, el producto nrt vale 26 atm x lt. a) Cuál es el valor del producto pv para el gas en tal estado? b) Adaptando un manómetro al recipiente se encuentra para el gas, una presión de 2.0 atm. Cuál es el volumen del recipiente? 12. Una cámara o compartimiento, cuyo volumen es 0.15 m3, contiene 480g de O2 a una presión de 2.0 x 105 N/m2. a) Cuántos moles de O2 existen en el recinto? b) En la ecuación pv=nrt, cuando p está expresada en N/m2 y V en m3, qué valor se debe emplear para R? c) A qué temperatura absoluta se encuentra el O2 en el compartimiento? d) Exprese la temperatura del, O2 en ºC. 13. Una persona coloca 0.50 mol de un gas ideal en un tranque de 15 litros. Desea que el gas, al entrar en equilibrio térmico con el ambiente (27ºC), alcance una presión de 1.5 atm. Es posible cumplir las condiciones que la persona desea?. Explique 14. Un recipiente provisto de un émbolo móvil, contiene un gas ideal a una presión p1 = 1.0 atm, que ocupa un volumen V1 = 4.5 litros a una temperatura t1 = 0ºC. Al calentar el recipiente el gas se expande, y pasa a ocupar un volumen V2 con una presión p2 = 1.5 atm. Y una temperatura t2 = 273ºC.

8 a) Qué ecuación relaciona p2, V2 y t2 con p1, V1 y t1? b) Usa esa ecuación para calcular el valor de V2. Debe tener el claro que lo que aparece en esta guía es solo un repaso, por lo que debe revisar sus apuntes. A estudiar Trate de avanzar con el DESAFÍO ;) Todos tenemos sueños. Pero para convertir los sueños en realidad, se necesita una gran cantidad de determinación, dedicación, autodisciplina y esfuerzo. Jesse Owens

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