Teoría Cinética de los Gases

Un décimo de mol de un gas perfecto se encuentra en la parte inferior del recipiente de la figura. El pistón tiene una superficie de 50 cm2, pesa 100 kg y se encuentra situado a una altura h, siendo la temperatura inicial de 273 K. Se calienta el gas y el pistón sube 10 cm. Calcular la altura h, la temperatura final, la variación de energía interna y el calor suministrado.
Tómese cv=5 cal/molK; 1 atm=1 kg/cm2; constante de los gases perfectos: R=2 cal/molK

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

La figura representa un cilindro con paredes térmicamente aislantes, con un émbolo central móvil sin rozamiento y también aislado térmicamente. A cada lado del émbolo hay 54 l de un gas perfecto cuyo calor específico a presión constante es cp=4 cal/molK, a la presión de 1 atm y 0 oC. Mediante una resistencia eléctrica se suministra calor al gas del lado izquierdo; esta porción de gas se expande y comprime la de la derecha hasta que su presión resulta ser 7.29 atm. Calcular: a) temperatura final del gas de la izquierda; b) trabajo realizado sobre el gas de la derecha, teniendo en cuenta que este gas por estar totalmente aislado no puede intercambiar calor; c) calor suministrado al gas de la izquierda. Constante de los gases perfectos: R=2 cal/molK; 1 atm=101324.72 N/m2.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

El volumen cilíndrico de la figura, de sección constante S=1 m2, consta de dos cámaras A y B separadas entre sí por un pistón que a su vez va unido mediante un resorte lineal de constante elástica k=3 N/m a otro pistón provisto de un vástago. El compartimento A contiene helio y el B nitrógeno molecular. La superficie lateral del cilindro es impermeable al calor, lo mismo que los pistones, pero en cambio la base del rectángulo que limita el compartimento B es perfectamente permeable al calor. Inicialmente los dos compartimentos tienen el mismo volumen Vo=2 m3 y la misma presión Po=105 N/m2, siendo su temperatura inicial también la misma e igual a la temperatura constante de la atmósfera exterior. Muy lentamente se va desplazando el vástago hacia la derecha hasta llegar a un estado final en el que la presión en el compartimento A duplica su valor inicial. Sabiendo que los dos pistones se pueden mover sin ningún rozamiento a lo largo del cilindro y que el resorte está inicialmente descargado, se desea calcular el trabajo mecánico que es preciso realizar para hacer esa transformación.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

En un recinto vacío de volumen 20 cm3 se introduce 1 mg de gas hidrógeno a 17 oC. A continuación se disminuye la temperatura a 10 oC y se hace un vacío parcial hasta reducir su presión a la centésima parte de su valor inicial. a) ¿Qué valores tenían, en mm de Hg, la presión inicial y final del recinto? b) ¿Qué cantidad de hidrógeno fue extraída del recinto? c) ¿Cuántas moléculas de hidrógeno fueron extraídas?
Número de Avogadro: NA=6.023·1023 moléculas/mol.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.

Un recipiente cuyo volumen es de 10 l contiene 16 g de oxígeno siendo su temperatura de 13 oC y está en comunicación por medio de una llave, inicialmente cerrada, con otro recipiente de volumen 8 l conteniendo oxígeno a la presión de 700 mm de Hg y temperatura de 13 oC. Se abre la llave que pone en comunicación ambos recipientes. Determinar: a) peso de oxígeno en el segundo recipiente; b) indicar de qué a cuál recipiente pasa oxígeno; c) presión final del gas, una vez que se ha alcanzado el equilibrio. Peso molecular del oxígeno: 32 g/mol.

Problema de Teoría Cinética de los Gases.