Física II: Gases Ideales y Teoría Cinética - Univ. Salamanca, Ejercicios de Física

¡Descarga Física II: Gases Ideales y Teoría Cinética - Univ. Salamanca y más Ejercicios en PDF de Física solo en Docsity! FISICA II CURSO PRIMERO DEL GRADO DE FÍSICA DE LA UNIVERSDIDAD DE SALAMANCA PLAN 2009 CURSO ACADÉMICO 2012-2013 PRIMERA ENTREGA DE CUESTIONES Y EJERCICIOS. CONCEPTOS BÁSICOS, ECUACIÓN DE ESTADO DEL GAS IDEAL Y TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES 1. Dos vasos de agua, identificados como A y B, están inicialmente a la misma temperatura. La temperatura del vaso A se aumenta en 10 oF y la del vaso B en 10 K ¿Qué vaso está ahora a mayor temperatura?. 2. Termómetro de gas de volumen constante. Usando un termóme- tro de gas, un experimentador determinó que la presión en el punto triple del agua (0.01 oC) era 4.80× 104 Pa, y en el punto de ebullición normal del agua (100 oC), 6.50× 104 Pa. a) Suponiendo que la presión vaŕıa linealmente con la temperatura, use estos datos para calcular la temperatura Celsius para la cual la presión del gas seŕıa cero (es decir, obtenga la temperatura Celsius del cero absoluto). b) ¿El gas de este termómetro obedece con precisión a la ecuación de proporcionalidad entre presiones y temperaturas? P2 P1 = T2 T1 1 Si aśı ocurriere y la presión a 100 oC fuera 6.50× 104 Pa, ¿qué presión habŕıa medido el experimentador a 0.01 oC? (Como ya hemos estudiado la ecuación anterior sólo es exacta para gases a muy baja densidad.) 3. Un anillo de acero, cuyo coeficiente de dilatación cúbica es αV = 3.6×10−5 K−1 ó oC−1, tiene un diámetro interior de 2.5000 pulgadas a 20 o C se calienta y se ensambla alrededor de una barra ciĺındrica de latón cuyo coeficiente de dilatación cúbica es αV = 6.0×10 −5 K −1 ó oC−1, de diámetro 2.5020 pulgadas a 20 oC A) ¿A qué temperatura debe calen- tarse el anillito de acero para poder ensamblarlo en el cilindŕın? B) Una vez ensamblado se espera hasta que ambos dos están a la temperatura de 20 oC. Si el anillo y el eje se enfŕıan juntos ¿A qué temperatura se saldrá el anillito del cilindŕın? 4. Un objeto es sometido a presión mientras se calienta sin dejar que se expanda. Demostrar que el incremento de presión para que tenga lugar este sucedido viene dado por ∆P = BαV∆T siendo B = 1/κ el módulo de compresibilidad del material, αV el coeficiente de dilatación cúbica y ∆T el incremento de temperaturas. ¿Qué presión se necesita para evitar que un bloque de acero se expanda si se calienta desde 20 oC a 35 oC? Módulo de compresibilidad del acero B = 16× 1010 Pa, coeficiente de dilatación cúbica αV = 3.6× 10 −5 K −1 ó oC−1 5. Un recipiente que tiene un volumen de 6.0 litros contiene 10 g de helio ĺıquido. Cuando el recipiente se calienta a la temperatura ambiente, ¿cuál es la presión ejercida por el gas sobre sus paredes?. ¿Cuántos átomos de helio hay? 6. El ox́ıgeno tiene una masa molar de 32 g/mol y el nitrógeno 28 g/mol. Las moléculas de ox́ıgeno y nitrógeno en una habitación tienen: a) Iguales enerǵıas cinéticas medias, pero las moléculas de ox́ıgeno son más rápidas. b) Iguales enerǵıas cinéticas, pero las moléculas de ox́ıgeno son más lentas c) Iguales enerǵıas cinéticas y velocidades; d) Iguales velocidades medias, pero las moléculas de ox́ıgeno tienen mayor enerǵıa cinética media 2