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Ing. Ronio Guaycochea 1
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA
TRABAJO PRÁCTICO Nº 5
GASES
Ing. RONIO GUAYCOCHEA Ing. MARCO DE NARDI Ing. ESTEBAN LEDROZ Ing. THELMA AURORA ZANON
AÑO 2014
Ing. Ronio Guaycochea 2
LICENCIATURA EN KINESIOLOGÍA Y FISIATRÍA
FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
CUESTIONARIO
1. Defina que es materia.
Materia es todo lo que nos rodea, tiene masa y ocupa lugar en el espacio, todos los
cuerpos están formados por materia, cualquiera sea su forma, tamaño o estado
2. ¿En que estados puede presentarse la materia?
En tres estados, sólido líquido y gaseoso.
3. De que factores dependen los estados que condicionan la materia.
P (presión), V (Volumen), T (temperatura) son los tres factores que condiciona la
materia.
4. Nombre los cambios de estado de la materia
Para producir un cambio de estado de la materia, es necesario que intervenga la
absorción o liberación de energía en forma de calor y se acompaña de cambios de
volumen.
Según si se suministrar energía para que ocurra el cambio de estado se denominan
Endotérmicos, cuando liberan energía se denominan Exotérmicos.
5. Explique que es el Diagrama de fases
Una sustancia puede presentarse en tres estados, sólido líquido y gaseoso dependiendo de
la temperatura y de la presión que se ejerza sobre ella. En un laboratorio se pueden
determinar para cada sustancia los valores de P y T correspondiente a cada sustancia y se
construye un grafico que se denomina diagrama de fases.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
6. Explique que es el punto triple de una sustancia
En el punto triple coexisten los tres estados
Por ejemplo: Para el agua el punto triple está a una temperatura de 0,01ºC y a una
presión de 4,58 mmHg. (610 Pa)
7. Explique que el punto critico de una sustancia
El punto critico representa el equilibrio liquido-gas y se lo conoce como punto
critico, que se corresponde con una temperatura llamada critica, A temperatura
superiores a ella, la sustancia solo puede presentarse en estado gaseoso.
En la curva se observa
A –B = Curva de equilibrio sólido gas, curva de sublimación o curva Pv del sólido
B – D = Curva de equilibrio sólido liquido o curva de fusión
B – C = Curva de equilibrio liquido gas, curva de ebullición o curva Pv del liquido
8. Defina: Calor y Temperatura
El calor es una forma de energía que hace aumentar la temperatura, se lo
considera como una forma de energía en transito
Podemos medirlo en Joule (J) que es la unidad de energia en el sistema
Internacional (SI) o en calorías (cal)
1 cal =4,18 J 1 J 0 0,24 cal
9. Defina Caloría
Definición de caloría
Una caloría equivale a 4,16 Joules y se define como la cantidad de calor necesaria
para que un gramo de agua aumente su temperatura en un grado centígrado (con
mas precisión que aumente su temperatura de 14,5 ºC a 15,5 ºC
Temperatura
La temperatura es una magnitud física
La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio
o frío que puede ser medida con un termómetro. En física, se define como una
magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico,
La temperatura está íntimamente relacionada con la energía interna y con la
entalpía de un sistema: a mayores temperaturas mayores serán la energía interna y
la entalpía del sistema.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
La temperatura es una propiedad intensiva, es decir, que no depende del tamaño
del sistema, sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la
cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.
10. Unidades de Temperatura y las relaciones entre ellas
Grado Celsius o grados Centígrados (°C).
Definición: Anders Celsius definió su escala en 1742 considerando las
temperaturas de ebullición y de congelación del agua, asignándoles originalmente
los valores 0 °C y 100 °C
Grado Fahrenheit (°F).
Definición: es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit
en 1724. La escala establece como las temperaturas de congelación y ebullición del
agua, 32 °F y 212 °F, respectivamente
Kelvin (°K) el grado Kelvin
Definición: es la unidad de medida del SI. La escala Kelvin absoluta parte del cero
absoluto y define la magnitud de sus unidades, de tal forma que el punto triple del
agua es exactamente a 273,16 ºK
273CºKº
Para pasar de ºC a º F 9
5)32F(ºCº
Para pasar de ºF a ºC 325
9CºFº
Cuadro comparativo de escalas termométricas
Kelvin (ºK) Celsius (ºC) Fahrenheit (ºF)
0 -273 -459,4
273 0 32
373 100 212
11. Que parámetros definen el estado de un gas
El comportamiento de los gases puede estudiarse mediante las relaciones
matemáticas de su Presión (P), su volumen (V), y su temperatura (T)
Al producirse una variación de en una de esas magnitudes, se observa que, en
general las demás también se modifican, esto hace que un gas pase de un estado a
otro
Las ecuaciones que expresan las relaciones entre P, V y T y la cantidad de moles
de un gas, se la conoce como leyes de los gases.
12. Como se clasifican los gases
Gases ideales o perfectos
Propiedades: Las partículas son puntuales, Posen fuerzas intermoleculares nulas,
no se pueden licuar, Cumplen estrictamente con las Leyes de Boyle Mariotte y
Charles Gay- Lussac
Los gases ideales no existen (existen los gases reales) pero todo gas real se
aproxima al comportamiento ideal cuando se encuentra a bajas presiones y altas
temperaturas (baja densidad). Los gases que mas se aproximan a la idealidad son
los del grupo del helio.
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Gases Ideales
13. Gases Reales
Propiedades
Las partículas son pequeñas (pero no puntuales)
Existen fuerzas intermoleculares pequeñas
Se pueden Licuar
No cumplen estrictamente con las leyes de Boyle-Mariote y Charles Gay-Lussac
Se subdividen
Gases permanentes: son aquellas que se licuan a muy bajas temperatura y a
temperatura ambiente cumplen con las leyes de Boyle-Mariote y Charles Gay-
Lussac
Gases licuables pasan fácilmente al estado liquido a temperatura ambiente. (Ej,
CO2)
14. Teoría Cinética de los gases
¿el gas se expande cuando se calienta a presión constante?
¿Por qué aumenta su presión cuando el gas se comprime a temperatura constante?
Teoría cinética
Un gas está compuesto de moléculas que están separadas por distancia mucho
mayores que sus propias dimensiones
15. Leyes de los gases ideales
El estado de una cierta masa m de sustancia está determinado por su presión P, su
volumen V y su temperatura T (variable de estado del sistema) Siempre que se
modifica alguna de estas variables, el sistema, el sistema pasa de un estado a otro
decimos que “el sistema evoluciona o se ha transformado”
Existen leyes que relacionan las variables P, V, T
Ley de Avogadro: La ley de Abogadro dice “Volúmenes iguales de gases distintos a
la misma presión y temperatura contiene igual numero de moléculas”
16. A que se denomina transformación de un gas?
Los cambios de P, V y T
17. Que es una transformación isotérmica de un gas?
Es una transformación de gas (P y V) a Temperatura constante
18. Que es una transformación isobarica de un gas?
Es una transformación de gas (T y V) a Presión constante
19. Que es una transformación isocorica de un gas?
Es una transformación de gas (T y P) a Volumen constante
20. Ley de Boyle Mariotte
Esta ley describe el comportamiento del volumen (V) de los gases sometidos a
cierta presión (P), estableciendo que “Si a una determinada masa de gas (m), a T
constante (transformación isotérmica) se le cambia su presión, entonces su volumen
cambiará de tal manera que el producto de la presión (P) y el volumen (V) se
mantiene constante.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
teConsVPVPVP tan2211 si la temperatura T no cambia
(transformación isotérmica) Esta ley nos permite calcular el volumen a cualquier presión (de una masa de gas
que no cambia, conservada a la misma temperatura), si conocemos el volumen del
gas a cualquier presión es decir.
Gráficamente
Volumen
Presi
on
Si “P” se mide en Pa y V en m3 resulta
JmNmm
N
m
NPa
energiaJoulemNmPaVP
3
22
3 )(
La ley de Boyle-Mariotte nos permite conocer la energía del sistema
21. Primera ley de Charles Gay-Lussac
En esta ley Charles dice: “Si una dterminada masa de gas (m), a P constante
(Transformación isobarica se le cambia su temperatura, entonces su volumen
cambiará de tal manera que el cociente entre el volumen (V) y la temperatura
Absoluta (T en grados Kelvin) se mantiene constante.
En toda transformación isobarica de un gas el volumen y la temperatura absoluta
son directamente proporcionales.
CteT
V si la presión P no cambia (transformación isobarica)
Entonces
2
2
1
1
T
V
T
V
T1 = temperatura inicial en grados Kelvin
T2 = Temperatura fina en grados Kelvin
V1 = Volumen inicial (m3, cm
3, etc)
V2 = Volumen final (m3, cm
3, etc)
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
22. Segunda Ley de Gay-Luzacc
Esta Ley dice Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se
mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece
constante:
Si una determinada masa de gas (m) a V constante (transformación isocorica) si se
cambia su temperatura absoluta, entonces su presión cambiará de tal manera que
el cociente entre la presión (P) y la temperatura absoluta (T °K) se mantiene
constante.
En toda transformación isocorica de un gas, la presión y la temperatura son
directamente proporcionales.
cteT
P si el V no cambia (transformación isocorica)
2
2
1
1
T
P
T
P
P1 = Presión inicial
T1 = Temperatura inicial (°K)
P2 = Presión final
T2 = Temperatura final (°K)
23. Ecuación general de los gases
O También llamada ecuación de estado de los gases ideales
En las leyes de los gases la de Boyle, la de Charles y la de Gay-Lussac, la masa del
gas es fija y una de las tres variables, la temperatura, presión o el volumen también
es constante.
Utilizando una nueva ecuación no solo podemos variar la masa sino también la
temperatura, la presión y el volumen.
La ecuación es
PM
mnTRnVP TR
PM
mVP
T = Temperatura (°K)
R = Constante universal de los gases
n = Numero de moles
V = Volumen (litros)
P = Presión (Pa, mmHg, etc)
m = Masa (gr, Kg, etc)}
PM = Peso molecular
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Kmol
cal987,1
Kmol
mPa3144,8
Kmol
J3144,8
Kºmol
LitAtm0821,0
Kmol
LitmmHg3636,62
R
3
Valores de R (constante universal de los gases)
24. Transformaciones totales
Son aquellas transformaciones en las que varia el volumen, la temperatura y la
presión
2
22
1
11
T
VP
T
VP
esta formulas sirve para recordar las leyes anteriores solo hay
que simplificar las anteriores
Si la densidad de un gas es V
m
La ecuación de estado queda
TR
PMP
V
m
PM
TRmVP
TR
PMP
Esto explica que un gas se comporta idealmente a:
- Bajas presiones, pues a menor presión menor densidad
- Altas temperaturas, pues a mayor T menor densidad
25. Mezclas gaseosas - ley de Dalton
En una mezcla de gases que “no reaccionan entre si”, cada molécula se mueve
independientemente, de una forma análoga como si estuviera totalmente aislada.
En esta mezcla, cada gas se distribuye uniformemente por todo el espacio disponle,
como si ningún otro gas estuviere presente. Las moléculas ejercen la misma presión
sobre las paredes del recipiente que lo contiene que la ejercerían si no hubiera
ningún otro gas presente.
Dalton enunció la ley de las presiones parciales “En una mezcla de gases la
presión total ejercida por los mismos es una suma de las presiones que cada gas
ejercería si estuviese solo en las mismas condiciones.
Si varios gases A, B y C se colocan en un mismo recipiente, acaban formando una
mezcla homogénea. La presión que cada gas ejerce individualmente en una mezcla
se denomina presión parcial.
La ley de Dalton de las presiones parciales se expresa
PnPPPP CBATotal .....
A partir de la ley de Dalton se deduce la siguiente expresión (que permite calcular
la presión parcial de un gas conociendo la presión total).
TPXiPi
Donde:
PT = Presión total de la mezcla
Xi = Fracción molar del gas “i”
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Pi = Presión parcial del gas “i”
Esto nos dice que manteniendo constante los otros parámetros, la presion de un gas
es directamente proporcional a la cantidad de moles de ese gas en la mezcla.
Si la concentración fraccional no es dato se puede calcular con cualquiera de las
Siguientes formulas
totalesmoles
imolesXi
iXi
""
100
(%)
26. Defina que es un mol
El mol (símbolo: mol) es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia, es, por
definición, una constante que no depende del material ni del tipo de partícula.
Mol: Un mol de cualquier gas posee 6,022x1023 moléculas en condiciones
normales de Presión y Temperatura (CNPT = 1 atm y 0°C), ocupa un volumen de
22,4 litros (volumen molar)
27. Difusión
La difusión es movimiento de moléculas de un gas de una alta concentración a una
baja concentración de acuerdo a sus presiones parciales individuales. Los procesos de
difusión son espontáneos, no requieren energía. Si bien tanto sólidos, líquidos y gases
se difunden, la propiedad es mas notable en los gases.
Para que se pueda producir el fenómeno de difusión debe haber, entre ambos lados de
la membrana, una diferencia de concentración o bien una diferencia de potencial
eléctrico.
28. Ley de Graham.
“La velocidad de difusión de un gas con respecto a otro, esté en razón inversa con
la raíz cuadrada de los pesos moleculares”
1
2
2
1
PM
PM
Vdif
Vdif
De la ecuación anterior, podemos concluir que:
- a mayor peso molecular menor velocidad de difusión
- a menor Peso molecular mayor velocidad de difusión
29. Como se denomina la solubilidad de un liquido
A la difusión de un gas en un líquido se llama Solubilidad
En estos casos “La velocidad de difusión de un gas en un liquido con respecto a
otro está en razón inversa a la raíz cuadrada de sus pesos moleculares y en razón
directa a los cocientes de solubilidad de los gases en los líquidos”.
2
1
1
2
2
1
PM
PM
Vdif
Vdif
30. Ley de Henry
“La cantidad de gas que se disuelve en un liquido es directamente proporcional a la
presión parcial del gas y a su coeficiente de solubilidad”
Pp
M = Molaridad (n° de moles contenidos en un litro de solución)
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= Coeficiente de solubilidad del gas en el líquido
Pp = Presión parcial del gas
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PROBLEMAS
Problema 1.
Ocho moles de cierto gas ocupan un volumen de 2 x 105 cm
3y están sometidos a la presión
de 2 atm (dos atmósferas). Calcule la temperatura.
C336,36273-K609,36T
K609,36
36,628
2001520
2001000
1102102
11000
8
15201
76022
7601
Pr
3636,62
3
3535
3
Kmol
LitmmHgmoles
LitmmHgT
Rn
VPT
TRnVP
estadodeEcuacion
Litcm
LitcmXcm
Litcm
Volumen
molesn
mmHgatm
mmHgatmXatm
mmHgatm
esion
Kmol
LitmmHgR
Datos
Problema 2.
Dos moles de un gas están a una presión de 51,5 mmHg, y a 0 ºC, calcular el volumen del
gas
Litros661,175,51
2733636,622
27327300
2
5,51
3636,62
mmHg
KKmol
LitmmHgmolesn
VP
TRnV
TRnVP
estadodeEcuacion
KTCT
molesn
mmHgP
Kmol
LitmmHgR
Datos
Problema 3.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
Cuantos moles de hidrogeno serán necesarios para llenar un globo de 5 m3 a la presión de 2
atm y 27 °C de temperatura.
moles406,21
3003636,62
50001520
3002732727
50001
100055
10001
15201
76022
7601
Pr
3636,62
3
33
3
KKmol
LitmmHg
LitmmHgn
TR
VPn
TRnVP
estadodeEcuacion
KTCT
Litm
LitmXm
Litm
Volumen
mmHgatm
mmHgatmXatm
mmHgatm
esion
Kmol
LitmmHgR
Datos
Problema 4.
Se tienen 200 g de nitrógeno (PM = 28) a 327 °C y ocupando 60 dm3. ¿Cual es la presión?
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mmHg4,4260
6003636,62moles0,0071
moles0,007128
2,0
28
600273327327
601
16060
11
2,01000
1200200
11000
3636,62
3
33
3
Lit
KKmol
LitmmHg
PV
TRnP
TRnVP
estadodeEcuacion
Kgn
PM
mn
PM
KTCT
Litdm
LitdmXdm
Litdm
Volumen
Kggr
KggrXgr
Kggr
masa
Kmol
LitmmHgR
Datos
Problema 5.
En un recipiente cilíndrico está contenido un gas de PM = 40 a 3 atm de presión a una
temperatura de 200 °C, el volumen del recipiente es de 2,5 m3, ¿Cuántos gramos hay?
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
grmPMnm
KKmol
LitmmHg
LitmmHgn
TR
VPn
TRnVP
estadodeEcuacion
PM
KTCT
Litm
LitmXm
Litm
Volumen
mmHgatm
mmHgatmXatm
mmHgatm
esion
Kggr
KggrXgr
Kggr
masa
Kmol
LitmmHgR
Datos
7729,3440Moles193,23PM
mn
Moles193,23
4733636,62
25002280
40
473273200200
30001
00015,25,2
10001
22801
76033
7601
Pr
2,01000
1200200
11000
3636,62
3
33
3
Problema 6.
Un gas que está a 300 °C y 2 atm de presión, estaba inicialmente a una temperatura de 300
°K, en ningún momento cambió el volumen del gas, ¿Cuál es la presión inicial?
Se aplica la segunda Ley de Gay-Luzacc 2
2
1
1
T
P
T
P
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HPa1060,99Pa106099.31
Pa133.3281,795181,795
Pa133.321
795,81573
30015201
2
121
2
2
1
1
15201
760222
7601
22Pr
5732733002
3001
:
mmHg
mmHgPmmHg
mmHg
mmHgK
KmmHgP
T
TPP
T
P
T
P
mmHgatm
mmHgatmPatm
mmHgatm
atmosferasesion
KCaTemperatur
KaTemperatur
Datos
Problema 7.
Pasajes de escala de temperatura llene el siguiente cuadro
De ºC a ºF 9
5)32F(ºCº De ºF a ºC 32
5
9CºFº
ºC ºF ºF ºC
-60 -76 -20 -28,89
-40 -10
-10 14 0 -17,78
10 10
15 59 50 10,00
30 70
80 176 80 26,67
100 120
120 248 200 93,33
200 250
300 572 300 148,89
Problema 8.
Un frasco de 50 litros se llena de aire a 980 HPa a 30 °C, se lo tapa, y se lo destapa luego a
930 HPa a 5 °C, ¿Cuántos litros entran?
Se aplica la ecuación de estado de los gases 2
22
1
11
T
VP
T
VP
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Lit1,6550Lit-Lit56,16entraqueVolumen
Lit56,16FinalVolumen
50LitInicialVolumen
Lit56,16930303
278509802
21
2112
?2
27827352
9302
303273301301
9801
501
21
2112
2
22
1
11
HPaK
KLitHPaV
PT
TVPV
V
KCT
HPaP
KCTCT
HPaP
LitV
Datos
PT
TVPV
T
VP
T
VP
Problema 9.
Un frasco de 10 Litros se llena de aire a 775 mmHg a 27 °C de temperatura y se lo destapa
a 720 mmHg y 7 °C ¡cual es el volumen final?
Lit10,082720300
281107752
21
2112
?2
28127372
7202
300273271271
7751
101
21
2112
2
22
1
11
mmHgK
KLitmmHgV
PT
TVPV
V
KCT
mmHgP
KCTCT
mmHgP
LitV
Datos
PT
TVPV
T
VP
T
VP
Problema 10.
Se supone que llenamos un frasco de 3 Litros de aire a 697 mmHg y 20 °C y lo destapamos
a 718 mmHg y 30 °C ¿Qué sucede con el volumen?
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Problema 11.
Calcular el volumen inicial de un gas en CNTP (Condiciones normales de temperatura
presión), si ocupa un volumen final de 91,2 litros si cambia su estado a 1,5 atmósferas
siendo su temperatura de 700 °C. Nota (CNTP ) P = 0 mmHg, y T = 0 °C.
Lit38,38760973
2732,9111402
12
1221
2,912
9732737002
11407605,125,12
?1
2732730101
76011
12
1221
2
22
1
11
mmHgK
KLitmmHgV
PT
TVPV
LitV
KCT
mmHgPatmP
V
KTCT
mmHgatmP
Datos
PT
TVPV
T
VP
T
VP
Problema 12.
En un recipiente de 6 litros de capacidad tenemos una mezcla de 0,175 moles de nitrógeno,
0,046 moles de oxigeno y 0,015 moles de agua. La temperatura de la vasija es de 37ºC.
¿Cuál será la presión parcial de cada uno de los gases?
3cm11Salen10000,011Lit0,011Lit3-Lit3,011V
inicial Vol - Final Vol frasco delSalen
Lit3,011finalVolumen
Lit3inicialVolumen
3,011Lit718293
30336972
21
2112
?2
303273302
7182
293273201201
6971
31
21
2112
2
22
1
11
mmHgK
KLitmmHgV
PT
TVPV
V
KCT
mmHgP
KCTCT
mmHgP
LitV
Datos
PT
TVPV
T
VP
T
VP
Ing. Ronio Guaycochea 18
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mmHg
Lit
KKmol
LitmmHgmoles
PV
TRnP
Lit
KKmol
LitmmHgmoles
PV
TRnP
Lit
KKmol
LitmmHgmoles
PV
TRnP
Lit
KKmol
LitmmHgmoles
p
V
TRnp
TR
Vpn
TR
Vpppnnn
miembroamiembroSumando
LitVolumen
V
TRnP
TR
VPn
V
TRnP
TR
VPn
V
TRnP
TR
VPn
KCT
Kmol
LitmmHgR
4,76048,33mmHg148,21mmHg563,87mmHg que comprueba se
48,33mmHg6
3103636,62015,0
13
3
148,21mmHg6
3103636,62046,0
12
2
563,87mmHg6
3103636,62175,0
11
1
mmHg760,46
3103636,62236,0
)321()321(
6
22
33
22
22
11
11
31027337
3636,62
Problema 13.
En un tanque a 0 °C se introducen 28 gr de nitrógeno (PM = 28) y 3 moles de hidrogeno
(PM = 2) a una presión de 1140 mmHg. ¿Cuál es el volumen del recipiente?.
PM = Peso molecular
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
Litros59,73mmHg1140
K273Kmol
LitmmHg3636,62moles)31(
V
P
TR)2n1n(V
mmHg1140totalpresionP2P1PperoTR
V2P1P)2n1n(
miembroamiembroSumando
TR
V2P2n
TR
V1P1n
K273273C0T
Kmol
LitmmHg3636,62R
moles3nH
mol128
gr28n
PM
mn
28PMgr28mN
mmHg1140Presion
Datos
T
T
Problema 14.
Un Tanque contiene 18 Kg de gas Nitrógeno (PM = 28) a una presión de 4,5 atm. ¿Qué
cantidad de gas Hidrogeno (PM = 2) a 3,5 atm. Contendrá el mismo deposito?
2V1Vy2T1Tonesupse
atm5,32P
2PMH
atm4,5P1
moles642,8528
18000n
PM
mn
28PM
gr18000Kg18N
datos
PMnmPM
mn
Ing. Ronio Guaycochea 20
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
Kg1gr1000Hidrogenodemasa
gr10002moles500mPMnm
moles500atm4,5
moles642,85atm5,32n
1P
1n2P2n
2n
1n
2P
1P
TR2n
TR1n
V2P
V1P
dividiendo
TR2nV2P
2estadodeecuacion
TR1nV1P
1estadodeecuacion
Problema 15.
En un recipiente hay 2 moles de Nitrógeno, 5 moles de helio y 3 moles de argón todo a 22
atm. Calcule la presión parcial del argón.
mmHg5016mmHg760atm6,6arg
atm6,6atm220,3argargarg)1(
0,310
3arg
"arg"arg)2(
10352
)2(""
100
(%)
“i” gas del parcialPresión Pi
“i” gas delmolar Fracción Xi
mezcla la de talPresión to PT
:Donde
)1(
.....
onP
onPPonXonP
onXtotalesmoles
onmolesonX
molesTotalesMoles
totalesmoles
imolesXi
iXi
PXiPi
PPPPP
T
T
CBATotal
Problema 16.
En una mezcla de gases a 860 mmHg, uno de ellos tiene una presión de 189,5 mmHg.
¿Cuál es el porcentaje de dicho gas en la mezcla?
%22,29850
%1005,189%5,189
%100850
mmHg
mmHgmmHg
mmHg
Problema 17.
En un recipiente a la presión de 200 mmHg se hallan 100 gramos de hidrogeno (PM = 2) y
160 gramos de oxigeno (PM = 32), calcular las presiones parciales del hidrogeno y del
oxigeno.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
mmHg18mmHg2000,090Pi
mmHg180mmHg2000,90Pi)1(
0,09055
5Xi
0,9055
50Xi
moles55550totalesmoles
moles532
160n32PMgr160OO
moles502
100n2PMgr100mN
:Datos
PM
mn
)2(totalesmoles
"i"molesXi
100
i(%)Xi
“i” gas del parcialPresión Pi
“i” gas delmolar Fracción Xi
mezcla la de talPresión to PT
:Donde
)1(PXiPi
P.....PPPP
O
N
O
N
T
CBATotal
Problema 18.
Dos matraces se encuentran conectadas por una llave de paso el matraz A contiene 250 cm3
de gas cripton a 500 mmHg mientras que e matraz B tiene 450 cm3 de helio a 950 mmHg.
La llave de paso se abre de manera tal que los gases se mezclan. Suponiendo que la
temperatura se mantiene constante durante el proceso. ¿Cuál es la presión final del sistema?
A B
llave de paso
habreseCuando la llave el volumen final es Vf = V1 + V2
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
mmHg789,28mmHg610,71mmHg178,57
.....
DaltondeleyPor
mmHg610,71700
4509504
4
334)2(
?49503
7004502504344503
)2(4433
mmHg178,57700
2505002
2
112)1(
?25001
7004502502122501
)1(2211
42
3
3
3333
3
3
3333
PTPPP
PPPPP
cm
cmmmHgP
V
VPP
PmmHgP
cmcmcmVVVcmV
VPVP
cm
cmmmHgP
V
VPP
PmmHgP
cmcmcmVVVcmV
VPVPMariotteBoyledeleyPor
Total
CBATotal
Problema 19.
Cierta masa de un gas sufre una transformación isotérmica. Inicialmente 12 litros del
mismo se encuentran a 0,50 atm y luego la presión se eleva a 1 atm. Si en el estado inicial
la densidad es de 2 gr/Lit- ¿Cuánto vale la densidad después de la transformación?.
1 atm = 760 mmHg
lit/gr4atm5,0
lit/gr2atm1
1P
2P
2P
1P
2estadoPM
TR2P
1estadoPM
TR1P
1V
m
PM
TR
1V
m1P
PM
mnTRn1V1P
estadodeEcuacion
?lit/gr2
atm12Patm5,01P
Lit121V
CteT)1(2V2P1V1PMariotteBoyledeleyPor
22
12
2
1
2
1
1
21
Problema 20.
La densidad del Nitrógeno, en condiciones normales de temperatura y presión (CNTP), es
de 1,25 Kg/m3. Determine la densidad que tendrá el nitrógeno cuando su temperatura sea de
42 °C y su presión de 730 mmHg.
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
33
2
12
2
1
2
1
222
11
3
1
Kg/m1,040Kº315mmHg760
mmHg730Kº273Kg/m1,25
2T1P
2P1T
2P1T
2T1P
2TR
2PPM1TR
1PPM
TR
PPM
PM
TRP
PM
TR
V
mP
PM
mnTRnVP
estadodeecuacionlaaplicaSe
?mmHg730PKº315273Cº42T
mmHg760atm1PKº273273Cº0TCNPT
Kg/m1,25 28) (PM Nitrógeno
Problema 21.
Cinco gramos de un gas de PM = 28 tiene inicialmente una densidad de 2,5 gr/lit a una
presión de 2 atm. Calcular el volumen que ocuparán a una presión de 2,63 atm, al
duplicarse la temperatura
Lit3,04mmHg1998,8
Kº547,71Kmol
LitmmHg3636,620,178moles
2V2P
2TRn2V
Kº547,71Kº273,852T2
Kº273,85
Kmol
LitmmHg3636,62moles0,178
Lit2mmHg15201T
Rn
1V1P1T
Rn
VPTTRnVP
estadodeecuacionlaaplicaSe
Kmol
LitmmHg3636,62R
Lit2gr/Lit2,5
gr51V
mV
V
m
1T22T
mmHg1998,8mmHg76063,22Patm 2,632P
mmHg1520mmHg76021Patm2P1
0,178moles28
gr5n
PM
mn
gr/Lit2,5gr5m 28) (PM Gas 1
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
Problema 22.
Una muestra de 4 moles de gas ideal está contenida en un recipiente de 6 litros a 300 ºK. Si
se disminuye su volumen a la mitad manteniendo la temperatura constante y luego se lleva
a una temperatura a 1200 ºK, sin modificar su volumen ¡Cuánto valdrá la presión final
alcanzada por el sistema?.
veces8aumenta2Pla812472,72
99781,76
P1
P2
99781,76Lit3
Kº1200Kmol
LitmmHg3636,62moles4
2P2V
2TRn2P
Kº12002T
Lit32
Lit62V
2
1V2V
1V
1TRmoles41P
1V
1TRn1P
mmHg12472,72Lit6
Kº300Kmol
LitmmHg3636,62moles4
PTRnVP
estadodeecuacionlaaplicaSe
Kmol
LitmmHg3636,62R
Kº300TLit61Vmoles4n
Datos
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
TRABAJO PRÁCTICO A ENTREGAR POR EL ALUMNO
CUESTIONARIO
El alumno deberá explicar de manera sintética y clara cada uno de los siguientes ítems
1. Defina que es materia.
2. ¿En que estados puede presentarse la materia?
3. De que factores dependen los estados que condicionan la materia.
4. Nombre los cambios de estado de la materia
5. Explique que es el Diagrama de fases
6. Explique que es el punto triple de una sustancia
7. Explique que el punto critico de una sustancia
8. Defina: Calor y Temperatura
9. Defina Caloría
10. Unidades de Temperatura y las relaciones entre ellas
11. Que parámetros definen el estado de un gas
12. Como se clasifican y de las propiedades de los gases, Gases ideales o perfectos
13. Gases Reales
14. explique la teoría Cinética de los gases
15. Leyes de los gases ideales
16. A que se denomina transformación de un gas?
17. Que es una transformación isotérmica de un gas?
18. Que es una transformación isobarica de un gas?
19. Que es una transformación isocorica de un gas?
20. Primera ley de Charles Gay-Lussac
21. Segunda Ley de Gay-Luzacc
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
22. Ecuación general de los gases
23. Transformaciones totales
24. Mezclas gaseosas - ley de Dalton
25. Defina que es un mol
26. Difusión
27. Ley de Graham.
28. Como se denomina la solubilidad de un liquido
29. Ley de Henry
PROBLEMAS
Problema 1.
Ocho moles de cierto gas ocupan un volumen de 2,3 x 105 cm
3 y están sometidos a la
presión de 2,5 atm (dos atmósferas). Calcule la temperatura.
Problema 2.
Tres moles de un gas están a una presión de 53 mmHg, y a 0 ºC, calcular el volumen del
gas.
Problema 3.
Cuantos moles de hidrogeno serán necesarios para llenar un globo de 5,2 m3 a la presión de
2,1 atm y 31 °C de temperatura.
Problema 4.
Se tienen 210 g de nitrógeno (PM = 28) a 325 °C y ocupando 55 dm3. ¿Cual es la presión?
Problema 5.
En un recipiente cilíndrico está contenido un gas de PM = 40 a 2,8 atm de presión a una
temperatura de 205 °C, el volumen del recipiente es de 2,4 m3, ¿Cuántos gramos hay?
Problema 6.
Un gas que está a 310 °C y 2,1 atm de presión, estaba inicialmente a una temperatura de
290 °K, en ningún momento cambió el volumen del gas, ¿Cuál es la presión inicial?
Problema 7.
Pasajes de escala de temperatura llene el siguiente cuadro
De ºC a ºF 9
5)32F(ºCº De ºF a ºC 32
5
9CºFº
ºC ºF ºF ºC
-60 -76 -20 -28,89
-40 -10
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
-10 14 0 -17,78
10 10
15 59 50 10,00
30 70
80 176 80 26,67
100 120
120 248 200 93,33
200 250
300 572 300 148,89
Problema 8.
Un frasco de 45 litros se llena de aire a 970 HPa a 25 °C, se lo tapa, y se lo destapa luego a
928 HPa a 7 °C, ¿Cuántos litros entran?
Problema 9.
Un frasco de 12 Litros se llena de aire a 770 mmHg a 30 °C de temperatura y se lo destapa
a 725 mmHg y 8 °C ¡cual es el volumen final?
Problema 10.
Se supone que llenamos un frasco de 3 Litros de aire a 697 mmHg y 20 °C y lo destapamos
a 718 mmHg y 30 °C ¿Qué sucede con el volumen?
Problema 11.
Calcular el volumen inicial de un gas en CNTP (Condiciones normales de temperatura
presión), si ocupa un volumen final de 92 litros si cambia su estado a 1,6 atmósferas siendo
su temperatura de 690 °C. Nota (CNTP ) P = 0 mmHg, y T = 0 °C.
Problema 12.
En un recipiente de 5 litros de capacidad tenemos una mezcla de 0,170 moles de nitrógeno,
0,047 moles de oxigeno y 0,013 moles de agua. La temperatura de la vasija es de 35ºC.
¿Cuál será la presión parcial de cada uno de los gases?
Problema 13.
En un tanque a 0 °C se introducen 30 gr de nitrógeno (PM = 28) y 4 moles de hidrogeno
(PM = 2) a una presión de 1120 mmHg. ¿Cuál es el volumen del recipiente?.
Problema 14.
Un Tanque contiene 17 Kg de gas Nitrógeno (PM = 28) a una presión de 4,3 atm. ¿Qué
cantidad de gas Hidrogeno (PM = 2) a 3,4 atm. Contendrá el mismo deposito?
Problema 15.
En un recipiente hay 2,2 moles de Nitrógeno, 4 moles de helio y 3,8 moles de argón todo a
21 atm. Calcule la presión parcial del argón.
Problema 16.
En una mezcla de gases a 840 mmHg, uno de ellos tiene una presión de 188 mmHg. ¿Cuál
es el porcentaje de dicho gas en la mezcla?
Ing. Ronio Guaycochea 28
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FÍSICA BIOLÓGICA TRABAJO PRÁCTICO Nº 5 - GASES
Problema 17.
En un recipiente a la presión de 205 mmHg se hallan 105 gramos de hidrogeno (PM = 2) y
150 gramos de oxigeno (PM = 32), calcular las presiones parciales del hidrogeno y del
oxigeno.
Problema 18.
Dos matraces se encuentran conectadas por una llave de paso el matraz A contiene 260 cm3
de gas cripton a 490 mmHg mientras que e matraz B tiene 445 cm3 de helio a 940 mmHg.
La llave de paso se abre de manera tal que los gases se mezclan. Suponiendo que la
temperatura se mantiene constante durante el proceso. ¿Cuál es la presión final del sistema?
Problema 19.
Cierta masa de un gas sufre una transformación isotérmica. Inicialmente 12 litros del
mismo se encuentran a 0,55 atm y luego la presión se eleva a 1,1 atm. Si en el estado inicial
la densidad es de 2,1 gr/Lit- ¿Cuánto vale la densidad después de la transformación?.
Problema 20.
La densidad del Nitrógeno, en condiciones normales de temperatura y presión (CNTP), es
de 1,20 Kg/m3. Determine la densidad que tendrá el nitrógeno cuando su temperatura sea de
40 °C y su presión de 720 mmHg.
Problema 21.
Cinco gramos de un gas de PM = 28 tiene inicialmente una densidad de 2,3 gr/lit a una
presión de 2,2 atm. Calcular el volumen que ocuparán a una presión de 2,7 atm, al
duplicarse la temperatura
Problema 22.
Una muestra de 4,2 moles de gas ideal está contenida en un recipiente de 6,4 litros a 320
ºK. Si se disminuye su volumen a la mitad manteniendo la temperatura constante y luego se
lleva a una temperatura a 1300 ºK, sin modificar su volumen ¡Cuánto valdrá la presión final
alcanzada por el sistema?.