Página 34: Temperatura constante. Ley de Boyle-Mariotte:

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1 Soluciones de las actividades de la segunda unidad... 3º ESO 2.- En un recipiente de 5 L se introduce gas oxígeno a la presión de 4 atm Cuál será el volumen si la presión se triplica sin que varíe su temperatura? Página 34: Temperatura constante. Ley de Boyle-Mariotte: Datos V 1 = 5 L P 1 = 4 atm Presión se triplica P 2 = 3. P 1 = 3. 4 atm = 12 atm Incógnita: V En un recipiente de 5 L se introduce gas oxígeno a la presión de 4 atm y se observa que su temperatura es de 27 ºC Cuál será su presión si la temperatura pasa a ser de 127 ºC sin que varíe el volumen? Página 35.- Volumen constante. Lay de Gay- Lussac Datos V 1 = 5 L = constante P 1 = 4 atm T 1 = 27ºC = 300 K ; Incógnita: P 2 T 2 = 127ºC = 400 K Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 1

2 6.- La ley de Gay-Lussac nos dice que, a volumen constante, la presión y la temperatura de un gas son directamente proporcionales Podemos decir que, a volumen constante, si se duplica la presión de un gas es porque se ha duplicado su temperatura? Página 35.- Volumen constante. Lay de Gay- Lussac Datos P 1 Si, porque: T 1 Presión se duplica P 2 = 2. P 1 ; ; Incógnita: T 2 duplica la temperatura se 8.- En un recipiente de 5 L se introduce gas oxígeno a la presión de 4 atm y se observa que su temperatura es de 27 ºC Qué volumen ocupará a 127 ºC si no varía la presión? Página 36.- Presión constante. Lay de Charles Datos V 1 = 5 L P 1 = 4 atm = constante T 1 = 27ºC = 300 K ; ; T 2 = 127ºC = 400 K Incógnita: V 2 Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 2

3 10.- La ley de Charles nos dice que, a presión constante, el volumen y la temperatura de un gas son magnitudes directamente proporcionales Podemos decir que, a presión constante, si se duplica el volumen de un gas es porque se ha duplicado su temperatura? Página 35.- Presión constante. Ley de Charles Datos V 1 Si, porque: T 1 Volumen se duplica V 2 = 2. V 1 ; ; la temperatura se duplica. Incógnita: T A qué se debe el riesgo, para la salud, de los fumadores pasivos? El cigarrillo, al quemarse, produce gases que se difunden mezclándose con todo el aire que haya en el lugar donde se queme (salón, bar, coche, etc). Los no fumadores lo respiran convirtiéndose en fumadores pasivos y exponiéndose a riesgos para su salud parecidos a los que se exponen los que fuman (cáncer) 14.- Explica, basándote en la teoría cinética, por qué la fluidez aumenta al elevarse la temperatura. Pista: piensa en lo que le sucede a la miel o al aceite cuando se calienta y cuando se enfrían. El aceite frío fluye más despacio que el caliente. La miel en días fríos de invierno apenas fluye, en el verano caluroso fluye más fácilmente. De acuerdo con la teoría cinética porque las moléculas de la miel y del aceite se mueven más rápidamente a mayor temperatura. Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 3

4 16.- En la fabricación de embutidos hay una fase de secado. Diseña una instalación en la que se pueda llevar a cabo esta operación. Ten en cuenta que conviene que la temperatura sea baja para que la carne no se estropee. Un lugar (arcón, habitación, nave) con refrigeración o que esté en un lugar frío y donde podamos hacer pasar una corriente de aire filtrado (para que no entren insectos ni microbios que pueden estropear los embutidos) y seco (para que quite la humedad secando los embutidos) 18.- Explica por qué nos sentimos más frescos los días de viento que los días calmos, aunque la temperatura ambiente sea la misma. Página 43 Le evaporación del sudor nos refresca. El viento aleja el agua evaporada, dejando sitio para que se evapore más agua. Si no hace viento el agua evaporada se queda cerca de nosotros, dificultando la evaporación que se hace más lenta Transforma las siguientes temperaturas centígradas a la escala absoluta (Kelvin) a) 0 ºC b) 20 ºC c) 27 ºC d) ºC e) -27 ºC f) ºC Página 32.- T (K) = T (ºC) a 0 ºC = 273 K b 20 ºC = 293 K c 27 ºC = 300 K d ºC = 173 K e -27 ºC = 246 K f ºC = 0 K Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 4

5 22.- Expresa los siguientes volúmenes en cm 3 : a) 200 ml b) 1 L c) 0 5 L d) 100 m 3 Como en la unidad 1 a Factores de conversión 1 ml = 1 cm 3 b c d 1 L = 1 dm 3 1 dm 3 = cm 3 1 L = 1 dm 3 1 dm 3 = cm 3 1 m 3 = 10 6 cm Completa las frases relacionadas con la teoría cinética de los gases. Página 33 a) Las fuerzas de cohesión de las partículas de los gases son prácticamente nulas b) La velocidad de las partículas es directamente proporcional a su energía cinética. c) Cuando aumenta la temperatura de un gas, aumenta su presión y la velocidad con que se mueven sus partículas. d) Al aumentar la energía cinética, las partículas chocan con más frecuencia sobre las paredes del recipiente, aumentando su presión Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 5

6 26.- Completa la siguiente tabla aplicando la ley de Gay-Lussac Página 35 P (atm) T (K) Una masa de gas ocupa un volumen de 5 L cuando la presión es de 1 atm Cuál será el nuevo volumen si la presión aumenta a 2 atm y la temperatura no cambia? Página 34: Temperatura constante. Ley de Boyle-Mariotte: Datos V 1 = 5 L P 1 = 1 atm ; P 2 = 2 atm Incógnita: V 2 Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 6

7 30.- Qué volumen ocupará un gas a 300 K si a 250 K ocupaba 2 L y la presión no varía? Página 35.- Presión constante. Ley de Charles Datos V 1 = 2 L ; T 1 = 250 K ; Incógnita: V 2 T 2 = 300 K 32.- Comprueba si los valores de la siguiente tabla, tomados a temperatura constante, cumplen la ley de Boyle-Mariotte. P (atm) V (L) P. V (atm. L) a) Construye la gráfica P-V Qué forma tiene? b) Cómo es el producto de la presión por el volumen? c) Cuál será la presión si el volumen es 0 1 L? d) Cuál será el volumen si la presión aumenta a 2 atm? a) Como en la unidad 1 Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 7

8 P (atm) 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, V (L) Página 25.- Tiene forma de hipérbola. b) En todos los casos da 0,50, es decir, es constante. c) V = 0,1 L P. V = cte ; P. 0,1 L = 0,50 atm. L ; P = 5 atm d) P = 2 atm P. V = cte; 2 atm. V = 0,50 atm. L ; V = 0,25 L Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 8

9 34.- Manteniendo el volumen constante se ha medido la presión de un gas a diferentes temperaturas. Los datos se recogen en la gráfica: T (K) ,2 2,4 2,6 2,8 P (atm) a) Existe alguna relación entre la presión y la temperatura del gas? La gráfica es una línea recta y eso significa que hay una relación, si no hubiese ninguna alineación significaría que no habría relación. b) Exprésala en lenguaje científico (enunciado y fórmula matemática) Enunciado: La presión del gas es directamente proporcional a la temperatura. Fórmula.- Elegimos dos puntos alejados y restamos los valores de la presión (2 8 atm 2 atm = 0 8 atm) y los de la temperatura (340 K 260 K = 80 K) y sustituimos en para calcular la constante ; La fórmula será: o bien Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 9

10 36.- En varias experiencias se han tomado diferentes medidas para la misma masa de hidrógeno. Completa la tabla y responde Experiencia P (atm) V (L) T (K) ( ) A 0, B 0, C 1, D 1, E F 4, a) Qué conclusión sacas de los valores de? Siempre da el mismo resultado, 0 02, por lo que decimos que son constantes. b) Qué experiencias te permiten demostrar la ley de Boyle? Y la ley de Charles? Y la de Gay-Lussac? Ley de Boyle (temperatura constante): experiencias B y C. Ley de Charles (presión constante): experiencias A y B o C y D. Ley de Gay-Lussac (volumen constante): B y D o E y F A temperatura ambiente, la sal común se encuentra en estado sólido. Indica la afirmación correcta relativa a las partículas constituyentes de la sal. a) Están unidas por fuerzas muy débiles. b) Tienen libertad total de movimiento. c) Poseen movilidad suficiente para adaptarse a la forma del recipiente. d) No se pueden separar unas de otras, manteniendo distancias constantes. La afirmación correcta es la d) porque como leemos en la página 39: estado sólido, las partículas que la forman están fuertemente unidas formando una estructura rígida. Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 10

11 40.- En primavera, y en algunas mañanas de verano, podemos ver unas gotas de agua en las plantas del campo, aún en los días que no llueve; le llamamos rocío. Por qué existe rocío por la mañana y desaparece a lo largo del día? Por la noche baja la temperatura y se condensa agua desde el aire húmedo; durante el día la temperatura sube y el agua que no absorba la planta se vuelve a evaporar Explica si son más fríos los días de lluvia o los días de nieve. La temperatura de la nieve es menor que la de la lluvia, por lo tanto son más fríos los días de nieve Explica por qué el olor de los perfumes se nota más, pero dura menos, en verano que en invierno. Los líquidos se evaporan más rápidamente si la temperatura es mayor (huele el perfume evaporado) y deja de oler cuando ya no queda (cuando se evapora se va) 46.- Explica por qué desaparecen con el tiempo las bolitas de naftalina que se cuelgan en los armarios. La naftalina huele porque se convierte en gas (se sublima, pasa de sólido a gas) y se dispersa. Las bolitas van haciéndose cada vez más pequeñas hasta que desaparecen Los cristales del coche se empañan con frecuencia en invierno. Para evitarlo, se abre un poco la ventanilla. Por qué? En el cristal frío se condensa humedad del aire que, en el coche cerrado, aumentamos nosotros al respirar. Al abrir la ventanilla sale aire húmedo y entra aire más seco, con menos humedad que se pueda condensar En ocasiones te habrán dicho en casa: Cierra la puerta de la nevera para que no se forme escarcha. Por qué se forma? Al abrir la puerta sale aire frío y seco, hacia el suelo, y entra, por arriba aire más húmedo que, en contacto con zonas a temperaturas por debajo de 0 ºC, condensa (sublimación inversa) agua sólida, la escarcha. Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 11

12 52.- Razona los cambios de estado que se producen en los siguientes casos: a) Los bloques de granito se pueden romper durante las heladas nocturnas. No hay cambio de estado, los trozos del bloque roto siguen siendo de granito sólido. b) Los cristales de yodo pueden originar unos vapores de color violeta al aumentar la temperatura. Es una sublimación, los cristales de yodo son sólidos, los vapores de yodo gaseoso. c) Los corredores de maratón se echan agua encima para refrescarse. Es evaporación, el agua se calienta en contacto con la ropa y el cuerpo del corredor y se evapora refrescándolo Comenta las siguientes frases, indicando su veracidad o falsedad: a) Cada sustancia pura tiene su propio punto de fusión y de ebullición. Es verdadero, como podemos ver en la tabla 1 de la página 41 cada sustancia tiene puntos de fusión y ebullición únicos. Se trata de propiedades específicas, que sirven para identificar a las sustancias. b) Al calentar un líquido, no siempre se produce un aumento de su temperatura. Es verdadero, mientras el líquido hierve, al alcanzar su temperatura de ebullición, la temperatura deja de subir y se mantiene así mientras quede líquido. c) El agua hierve a 100 ºC en cualquier lugar del mundo. Es falso, si la presión es menor de 1 atm, por ejemplo en zonas de alta montaña, el agua hierve a temperaturas menores de 100 ºC. Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 12

13 d) La temperatura al cambiar de estado sólido a líquido es la misma que la temperatura en el cambio de líquido a sólido. Es verdadero, el punto de fusión es el mismo que el punto de solidificación (página 41 temperatura o punto de fusión). e) Las pastillas de naftalina que se colocan en los armarios contra las polillas disminuyen de tamaño y no gotean porque se subliman. Es verdadero, como hemos dicho en la actividad 46, la naftalina huele porque pasa a estado gaseoso directamente y se dispersa. No gotean porque no pasa a estado líquido. f) Los puntos de fusión y de ebullición de las sustancias puras tienen valores constantes. Es verdadero, si la presión es la misma, como hemos dicho en el punto a) los puntos de fusión y de ebullición de las sustancias son únicos y sirven para identificarlas, son propiedades específicas La tabla muestra la temperatura de un líquido que se calienta durante 10 minutos. Tiempo (min) Temperatura (ºC) a) Representa la gráfica temperatura (ºC)-tiempo (min ) Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 13

14 T (ºC) t (min) b) Interpreta los diferentes tramos de la gráfica Desde el principio (0 minutos) hasta que se alcanzan los 50 ºC (6 minutos) aumenta la temperatura del líquido (línea recta hacia arriba). Cuando se alcanzan los 50 ºC la línea se pone horizontal, la temperatura no cambia, se está produciendo el cambio de estado de líquido a gas, es decir el líquido hierve. c) Cuál es el punto de ebullición del líquido? La temperatura que leemos para la zona horizontal de la gráfica, 50 ºC. Y el de condensación? El paso de gas a líquido se produce a la misma temperatura que de líquido a gas. Santillana. La casa del saber. 2ª unidad diciembre de 2011 Página 14