Copia de problemas_semana 10_estado gaseoso 1_2021_2 solucionario - Ernesto Montero Domínguez

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PROBLEMA 1
Respecto a las variables de estado 
termodinámico del gas, identifique como 
verdadera (V) o falsa (F) cada proposición.
La temperatura solo tiene relación directa 
con el movimiento vibracional de las 
moléculas.
I.
La presión ejercida por el gas confinado en 
un recipiente se igualará a la presión 
barométrica, si el manómetro marca cero.
II.
La presión atmosférica disminuye con la 
altitud.
III.
A) FVF B) FFV C) VVF 
D) FVV E) VVV
SOLUCIÓN
Falso. También tiene relación con los 
movimientos traslacionales y 
rotacionales de las partículas.
I.
Verdadero. Cuando el manómetro 
marca cero, la presión barométrica es 
igual a la presión del gas.
II.
Verdadero. A mayor altitud geográfica, 
disminuye la masa de aire y, como 
consecuencia disminuye la presión 
atmosférica sobre los cuerpos de la 
tierra.
III.
 Clave.: D
PROBLEMA 2
Respecto a los gases, indique la secuencia 
correcta de verdad (V) o falsedad (F), según 
corresponda.
La presión se origina cuando las moléculas 
del gas colisionan con las paredes del 
recipiente que los contiene.
I.
La expansibilidad es una propiedad que 
evidencia el movimiento caótico y la alta 
energía cinética de las moléculas gaseosas.
II.
Las condiciones de un gas quedan 
definidas por su volumen, su temperatura y 
su presión absoluta.
III.
A) VVF B) VFV C) VFF 
 D) VVV E) FVV
SOLUCIÓN
Verdadero. La presión aumenta cuando 
aumenta el número de moles de gas 
encerrado, debido a que se incrementan 
los choques de las moléculas del gas 
contra las paredes del recipiente.
I.
Verdadero. La expansibilidad es la 
propiedad de los gases de ocupar todo el 
espacio que le sea posible, y evidencia el 
movimiento caótico y la alta energía 
cinética de las moléculas gaseosas.
II.
Verdadero. Presión, Volumen y 
Temperatura, son variables 
termodinámicas que caracterizan a los 
gases.
III.
 Clave.: D
 
PROBLEMA 3
Respecto de las propiedades generales de los 
gases, seleccione la alternativa INCORRECTA.
Adoptan el volumen y forma del recipiente 
que los contiene.
A)
Poseen menor densidad respecto a los 
líquidos.
B)
Poseen alta compresibilidad.C)
Poseen alto desorden molecular.D)
Poseen baja energía cinética molecular.E)
SOLUCIÓN
Correcto. Su forma y volumen depende del 
recipiente que los contiene.
A)
Correcto. La densidad de una sustancia en 
estado gaseoso en menor que en estado 
líquido.
B)
Correcto. Debido a las grandes distancias de 
separación que hay entre las partículas 
componentes, los gases son compresibles.
C)
Correcto. Su trayectoria es rectilínea y caótica 
en todas las direcciones.
D)
Incorrecto. Las partículas de un gas tienen 
alta energía cinética.
E)
 Clave.: E
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PROBLEMA 4
Al medir la presión de un gas con un 
manómetro de extremo abierto se han 
obtenido los siguientes datos:
Calcular la presión absoluta de dicho gas 
en torr. 
Dato: 1 atm = 760 torr = 760 mmHg 
A) 774,3 B) 836,3 C) 894,4 
D) 989,2 E) 1020,3
 
 
 
SOLUCIÓN
A igualdad de niveles del líquido, las 
presiones son iguales, luego:
Pgas = Patm + Pman
Pman = (34,71 – 10,83) cmHg = 23, 88 
cmHg <> 238,8 mmHg <> 238,8 torr
Pgas = 750,4 torr + 238,8 torr= 989,2 torr
 Clave.: D 
PROBLEMA 5
Para poder determinar la presión de un gas en 
un recipiente, un estudiante de fisicoquímica 
arma un sistema tal como se muestra en la 
figura. 
Determine la presión de dicho gas en mmHg y 
en atmósferas, respectivamente
Datos: h = 390 mm; 
presión barométrica = 750 mmHg
A) 1140; 1,5 B) 380; 0,5 
C) 1520; 2,0 
D) 760; 1,0 E) 140; 3,0
SOLUCIÓN
A igualdad de niveles del líquido, las 
presiones son iguales. Así:
Pgas = Patm + Pman
Pman = h = 390 mmHg
Luego:
Pgas = 750 mmHg + 390 mmHg
Pgas = 1140 mmHg
Se sabe que: 1 atm = 760 mmHg
Luego : 
𝑃𝑔𝑎𝑠 = 1140 𝑚𝑚𝐻𝑔 𝑥 
1 𝑎𝑡𝑚
760 𝑚𝑚𝐻𝑔
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯= 1,5 𝑎𝑡𝑚
 Clave.: A
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PROBLEMA 6
En relación al gas que está confinado en el siguiente 
recipiente, indique la proposición correcta, sabiendo 
que la presión barométrica es 750 mm Hg. 
Dato: 1 atm = 760 mmHg = 10,33 m H2O 
La presión del gas es menor que la presión A)
 atmosférica. 
La presión del gas es 0,59 atm B)
La presión del gas es 30 mm Hg.C)
La presión manométrica mide 400 mm Hg.D)
Al cambiar el líquido manométrico por 
agua, la presión manométrica será 4,08 m 
H2O. 
E)
SOLUCIÓN
Para calcular la presión del gas dentro del 
recipiente:
PGAS = Patm + Pman
Pman = 30 cmHg <> 300 mm Hg
PGAS = 750 mm Hg + 300 mm Hg
PGAS = 1050 mm Hg = 1,38 atm.
Si el líquido manométrico se cambia con 
agua:
 760 mm Hg -------------- 10,33 m H2O
 300 mm Hg -------------- x
 X = 4,08 m H2O
Falso, la presión del gas es mayor 
que la presión atmosférica. 
A)
Falso, la presión del gas es 1,38 atm. B)
Falso, la presión del gas es 1050 
mmHg.
C)
Falso, la presión manométrica mide 
300 mmHg.
D)
Verdadero. Si el líquido manométrico 
fuese agua, la presión manométrica 
será 4,08 m H2O. 
E)
 Clave.: E 
 
PROBLEMA 7
El manómetro conectado a un balón de 
acero, que contiene oxígeno, marca 570 
mmHg, cuando se encuentra a nivel del mar 
(Patm= 760 mm Hg). Si el balón de acero se 
lleva a un lugar cuya presión barométrica es 
684 mmHg. ¿Cuál es la presión 
manométrica (en atm) en el nuevo lugar?
Dato: 1 atm = 760 mmHg.
A) 0,55 B) 0,65 C) 0,75 
D) 0,85 E) 0,95
CONDICIÓN INICIAL
Patm = 760 mm Hg
Pman = 570 mm Hg
PGAS = Patm + Pman
PGAS = 760 + 570 = 1330 mm Hg
CONDICÓN FINAL
Patm = 684 mm Hg.
Pman = X
PGAS = Patm + Pman
PGAS = 1330 mm Hg = 684 mm Hg + X
X = Pman = 646 mm Hg = 0,85 atm
Clave.: D 
SOLUCIÓN
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PROBLEMA 8
Un tanque rígido metálico, contiene gas oxígeno, que 
es llenado en una planta de gas en el Callao; siendo 
la presión absoluta del gas 8 atm a 20°C. Si este 
recipiente se traslada a la ciudad de Huamanga, 
donde el barómetro indica 600 mmHg. Determine la 
presión manométrica del gas, en atm, en esta 
ciudad, si la temperatura se mantiene en 20°C.
A) 7,00 B) 6,21 C) 7,21 
D) 6,00 E)7,80
HUAMANGA
Patm = 600 mm Hg.
Pman = X
PGAS = Patm + Pman
6080 mm Hg = 600 mm Hg + X
X = Pman = 5480 mm Hg = 7,21 atm
SOLUCIÓN
PGAS = 8 atm = 6080 mmHg
Clave.: C
PROBLEMA 9
Considere un balón rígido que contiene un cantidad 
de gas determinada. Este balón posee un manómetro 
que a una presión barométrica de 1 atm y una 
temperatura de 10 °C indica una presión de 1,5 atm. 
Este balón se lleva a una provincia en la que la 
temperatura es de 10 °C pero la presión barométrica 
es de 0,85 atm. Considere esta nueva ubicación e 
indique la secuencia correcta de verdadero (V) o falso 
(F) según corresponda.
El manómetro en el balón indicará 1,5 atm.I.
El manómetro en el balón indicará 1,65 atm.II.
La presión absoluta del gas será la misma en 
ambas ubicaciones.
III.
A) VVV B) VFF C) FVV 
D) FVF E) FFV
CONDICIÓN INICIAL
Temperatura = 10 ºC
Patm = 1 atm = 760 mm Hg
Pman = 1,5 atm = 1140 mm Hg
PGAS = Patm + Pman
PGAS =1 atm + 1,5 atm =2,5 atm 
PGAS= 1900 mm Hg
CONDICIÓN FINAL
Temperatura= 10 ºC
Patm = 0,85 atm = 646 mm Hg.
Pman = X
PGAS = Patm + Pman
1900 mm Hg = 646 mm Hg + X
X = Pman = 1254 mm Hg = 1,65 atm
Falso, el manómetro indica 1,65 atm.I.
Verdadero, el manómetro indica 1,65 atm.II.
Verdadero, debido a que el volumen, la 
temperatura y la cantidad de gas permanece 
constante.
 
 Clave.: C
III.
SOLUCIÓN
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PROBLEMA 10
Indique como verdadero (V) o falso (F) las 
siguientes proposiciones:
La escala relativa toma como referencia 
valores arbitrarios como 0 °C (la temperatura 
de fusión del agua) y 100 °C (temperatura de 
ebullición normal del agua).
I.
La escala absoluta toma como referencia el 
cero absoluto.
II.
Son escalas relativas: Kelvin y Celsius.III.
A) FFF B) FFV C) FVV 
D) VVV E) VVF
SOLUCIÓN
Verdadero, la escala relativa toma 
como referencia valores arbitrarios la 
temperatura de fusión normal del agua 
y temperatura de ebullición normal del 
agua.
I.
Verdadero, la escala absoluta toma 
como referencia el cero absoluto, que 
es igual a 0 K.
II.
Falso. Kelvin es escala absoluta y 
Celsius es escala relativa.
III.
 Clave.: E
PROBLEMA 11
El cobre es un metal que posee buena 
conductividad eléctrica , posee un punto de 
fusión de 1983,2 °F. Exprese el punto de fusión 
del cobre en Kelvin
1,36 x 102 B) 1,36 x 10-3 A)
1,36 x 10-2 D) 1,36 x 101 C)
1,36 x 103 E)
SOLUCIÓN
Dato : T = 1983,2 °F
°𝐹 − 32
9
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯= 
𝐾 − 273
5
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
Luego:
1983,2 − 32
9
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯= 
𝐾 − 273
5
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
Entonces: T = 1357 K =1,36 x 103 K 
 Clave.: E
PROBLEMA 12
El etilénglicol ,C2H6O2 es el principal componente de 
los anticongelantes en el sistema de refrigeración de 
un automóvil , este congela a -11,5°C y su punto de 
ebullición es 383 °F .Determine la variación de ambas 
temperaturas expresada en Kelvin
206,5 B) 468 C) 265,1 A)
D) 205,6 E) 256,1
SOLUCIÓN
Datos: T1 = - 11,5 °C 
 K = °C + 273 = - 11,5 + 273 = 261,5
 T1 = 158 K
 T2 = 383 °F
°𝐹 − 32
9
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯= 
𝐾 − 273
5
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
Luego: 
383 − 32
9
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 
𝐾 − 273
5
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 
K = 468 Entonces : T2 = 468 K
 Piden :
Δ T = 468 K – 261,5 K = 206,5 K
 Clave.: A
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PROBLEMA 13
Un bloque de hierro tiene una temperatura inicial 
“X”, se le suministra calor y su temperatura 
aumenta en 60 K, para luego dejar enfriar el 
bloque en 36 °F, hasta 55°C, determine la 
temperatura inicial (en K).
A) 283 B) 288 C) 309 
 D) 328 E) 333
SOLUCIÓN
Dato: T1 = X
T2 = X + Δ60°C - Δ36°F = 55 °C
Se sabe que: Δ 1°C -------------- Δ 1,8 °F
 y ------------------- Δ36°F
 y = Δ20°C
T2 = X + 60°C - 20°C = 55 °C
 X = 15 °C = (15 +273 ) K = 288 K
 Clave.: B
PROBLEMA 14
El termómetro de mercurio de un médico 
está mal calibrado ya que indica 
erróneamente un valor de -2°C para el 
punto de congelación normal del agua y 
108°C para el punto de ebullición normal 
del agua. ¿Cuál será la temperatura 
verdadera (en °C) cuando este termómetro 
indica que un paciente tiene una fiebre de 
40°C?
A) 37,5 B) 37,9 C) 38,2 
D) 39,4 E) 40,2
 SOLUCIÓN
 °C °E (errado)
 100 ----------- 108
 X ---------- 40
 0 ----------- -2
Teorema de Thales:
 
100 − 𝑥
100 − 0
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯= 
108 − 40
108 − (−2)
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯
X= 38,2
Luego la temperatura correcta es 38,2 °C
 Clave.: C
PROBLEMA 15
En la escala francesa de Reamur , el 
agua hierve a 80° y congela a 0°.Halle el 
valor en esta escala de una temperatura 
que corresponda 600 K
431,6°R A)
241,6°R B)
122,3°RC)
361,6 °R D)
261,6°R E)
SOLUCIÓN
Datos: T = 600 K = (600 – 273) °C = 327 °C
 °C °R (Reamur)
 327 ---------- x
 100 ----------- 80
 0 ----------- 0
327 − 100
327 − 0
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ = 
𝑥 − 80
𝑥 − 0
⎯⎯⎯⎯⎯⎯ 
 x = 261,6
 Entonces: T = 261,6 °R
 Clave.: E
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