Cuadernillo. FÍSICA Plan Común Tercer curso Científico Segundo curso Técnico. Estudiante:

Cuadernillo

FÍSICA – Plan Común

| Tercer curso Científico – Segundo

curso Técnico

Semana: 05 al 09 – abril.

Estudiante:……… Tema: Procesos termodinámicos: isotérmico, isobárico e isocórico.

Tembiaporã

1- Ejesareko ta’anga kuéra rehe ha emombe’u mba ʼerehe nemomandu ʼa

Extraído de https://www.todamateria.com/leyes-de-los-gases/

2- Escribe en el cuadro las características de los procesos termodinámicos.

3- Resuelve los siguientes problemas propuestos.

a- Un gas que se encuentra a 3 atm de presión y 40 °C de temperatura ocupando un volumen de 15 litros, es calentado hasta 120 °C manteniendo constante la presión. Determina el volumen que ocupa el gas en esas condiciones.

b- Cierta cantidad de oxígeno está contenida en un recipiente que puede variar su volumen mediante un émbolo que se desliza sin rozamiento. El gas está a una temperatura de 25°C ocupando en esas condiciones un volumen de 8 litros a 2,6 atm. Se lo comprime a temperatura constante hasta que el volumen ocupado por el gas es de 5,2 litros. Establece cuál es su nueva presión en ese nuevo estado.

c- Un globo cerrado, cuando lleno de aire, tiene un volumen de 50m3 _{a 22°C y a presión}

atmosférica. El globo es calentando y considerando la presión constante, ¿A qué

temperatura estará el globo cuando su volumen sea de 60m3_{? Expresa en °C.}

d- Cierto volumen de un gas se encuentra a 60 °C de temperatura y 5 atm de presión, es calentado hasta 140°C, estado en el cual ocupa un volumen de 680 litros a 7 atm. Halla el volumen inicial del gas.

e- En un tanque que puede variar su volumen mediante un émbolo, está almacenado un gas a 6 atm y 76°C ocupando en esas condiciones un volumen de 80 litros. Halla la presión que tendrá el gas si se expande hasta un volumen de 100 litros siendo entonces su temperatura de 55°C

PREGUNTAS DE METACOGNICIÓN

¿Qué aprendí hoy?

¿Cómo superé las dificultades?

¿Qué me gustó del contenido? ¿Qué dificultades tuve para la realización de las actividades?

INFORMACIÓN BÁSICA

Gases.

Los gases se hallan constituidos de pequeñas partículas denominadas moléculas que se mueven desordenadamente en todas las direcciones y sentidos. El estado de un gas se

caracteriza por el valor de tres magnitudes físicas: volumen (V), presión (P) y temperatura (T), que se denominan variables de un gas. El cambio de una de esas variables de estado provoca alteración en por lo menos de una de las otras variables, presentando el gas una

trasformación y en consecuencia un estado diferente de la inicial.

Leyes de los gases

Las leyes de los gases son: Ley de Boyle – Mariotte; Ley de Gay Lussac y Ley de Charles; cada una de estas leyes obedece a un tipo de las siguientes transformaciones: isotérmica, isocórica e isobárica.

✔ Ley de Boyle- Mariotte: “A temperatura constante, la variación de presión de un gas es inversamente proporcional a la variación de su volumen”.

✔ Ley de Gay-Lussac: “A volumen constante, la variación de presión de un gas es directamente proporcional a la variación de su temperatura absoluta”.

✔ Ley de Charles: “A presión constante, la variación de volumen de un gas es directamente proporcional a la variación de su temperatura absoluta”.

La siguiente tabla presenta las leyes correspondientes con sus respectivas transformaciones

Leyes Transformaciones o procesos Magnitud constante Ecuaciones Ley de Boyle - Mariotte

Proceso isotérmico Temperatura 𝑃₁𝑉₁ = 𝑃₂𝑉₂

Ley de Gay Lussac

Proceso isocórico Volumen 𝑃1

𝑇₁ =

𝑃₂ 𝑇₂

Ley de Charles Proceso isobárico Presión 𝑉1

𝑇1

= 𝑉2

Proceso Isobárico: La presión del gas se mantiene constante. Esto implicará que a medida que cambia la temperatura, el volumen cambiará de forma que pueda mantenerse la presión. Un ejemplo lo tenemos cuando se mete un globo en una heladera y se observa que se encoge. Proceso Isocórico: El volumen del gas se mantiene constante. Cualquier cambio de

temperatura vendrá acompañado de un cambio de presión. Por ejemplo, el vapor en una olla a presión va aumentando su presión a medida que se calienta.

Proceso Isotérmico: La temperatura del gas se mantiene constante. Cuando el volumen aumenta la presión disminuye. Por ejemplo, un globo en una máquina de hacer vacío que aumenta su volumen a medida que se va haciendo el vacío.

Ecuación General de los gases

Relacionando las tres transformaciones sufridas por un gas, se obtiene la ecuación general de los gases, que relaciona las tres magnitudes (P, T y V) sin mantenerse constante ninguna de ellas.

𝑷𝟏𝑽𝟏

𝑻_𝟏 = 𝑷_𝟐𝑽_𝟐

𝑻_𝟐 O 𝑷𝟏𝑽𝟏𝑻𝟐 = 𝑷𝟐𝑽𝟐𝑻𝟏

Importante: Según la expresión, se debe identificar que P1, T1, V1, son estados iniciales, y que

por luego de la transformación P2, T2, V2, son estados finales.

Resumiendo

Símbolos y unidades de medidas de temperatura, presión y volumen ∙ Magnitudes termodinámicas:

P = presión, V = volumen y T = temperatura ∙ Unidades:

V = litros, ml y cm3

T = °K (grados kelvin), °C (grados Celsius o centígrados)

P = atm (atmósfera), mm Hg (milímetros de mercurio) ∙ Relaciones de unidades: 1atm = 760 mm Hg °K = °C + 273 °C = °K – 273 Techapyrã

1- Una muestra de oxígeno ocupa 4,2 litros a 760 mmHg. ¿Cuál será el volumen del oxígeno a 415 mmHg, si la temperatura permanece constante?

✔ Primer paso: Lo primero que se analiza para la resolución del problema, son los datos, saber qué se tiene y qué hace falta.

V1 = 4,2 litros P1 = 760 mmHg

P2 = 415 mmHg

V2 =?

✔ Segundo paso: Se Identifica a qué Ley corresponde el enunciado, para saber la ecuación a utilizar. En este caso, el enunciado ya indicó que la temperatura es constante, entonces el ejemplo corresponde a la Ley de Boyle-Mariotte.

𝑃₁𝑉₁ = 𝑃₂𝑉₂

✔ Tercer paso: Se resuelve utilizando la ecuación reemplazando los datos conocidos y despejando se tiene:

760 ∗ 4,2 = 415 ∗ 𝑉2

𝑉₂ = 3192

𝑉₂ = 7,69 𝑙

Así se concluye que el volumen final es de 7,69 litros.

2- Un gas está contenido en un recipiente que puede variar su volumen mediante una tapa deslizable (émbolo). Se encuentre inicialmente a 10°C y 5 atm, ocupando un volumen de 80 litros. Se procede a calentarlo hasta 90°C, ocupando en esas condiciones un volumen de 120 litros. Determina la presión final del gas

✔ Primer paso: Lo primero que se analiza para la resolución del problema, son los datos, saber qué se tiene y qué hace falta

T1 = 10°C P1 = 5atm V1 = 80 l T2 = 90°C V2 = 120 l P2 = ?

✔ Segundo paso: Se Identifica a qué Ley corresponde el enunciado, para saber la ecuación a utilizar. Se relacionan las tres transformaciones, por lo tanto se utilizara la ecuación general

𝑷𝟏𝑽𝟏𝑻𝟐 = 𝑷𝟐𝑽𝟐𝑻𝟏

✔ Tercer paso: Se resuelve utilizando la ecuación reemplazando los datos conocidos y despejando se tiene;

𝟓 ∗ 𝟖𝟎 ∗ 𝟑𝟔𝟑 = 𝑷𝟐∗ 𝟏𝟐𝟎 ∗ 𝟐𝟖𝟑

𝑃₂ =145200

33960

𝑃₂ = 4,275 𝑎𝑡𝑚

Así se concluye que la presión final es de 4,275 atm. Cálculo auxiliar

Se convierten las temperaturas a kelvin

T1 = 10°C + 273 T1 = 283K T2 = 90°C + 273 T2 = 363K

¡Ikatukuaáma kyre'ỹme reñepyrũ rembiapo! Tembiapo nahesakãiva, mbo'ehára nepytyvõta.

Bibliografía

Bonjorno, J. y otros (1996). Física: Volumen Único. Editorial FTD. San Paulo. Brasil.

Plan elaborado por docentes voluntarios del Paraguay, para la plataforma TUESCUELA EN CASA

-2020, bajo la coordinación del Prof. Lic. Simón Francisco Ruíz Díaz Vicézar (BECAL – Colombia 01).

http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-50.htm FICHA TÉCNICA

Elaboración: Lic. Martha Natalia Domínguez.

Asesoría en Educ. Basada en Competencias: Prof. Lic. Simón Francisco Ruíz Díaz Vicézar. Asesoría en contenidos específicos: Prof. Lic. Ramona González Vallejos.

Corrección, ampliación y edición final: Prof. Lic. Fredy David Gómez Leguizamón. Corrección de estilos: Prof. Lic. Lidia Mariline Da Silva Speratti.

Evaluación: Prof. Lic. Marlene Gómez Leguizamón.

Docente Nacional: Prof. Lic. Fredy David Gómez Leguizamón.

Coordinación de la disciplina: Prof. Lic. Fredy David Gómez Leguizamón. Coordinación General del área: Prof. Lic. María Cristina Carmona Rojas.