Ejercicios: Leyes de los gases: presión, volumen y temperatura

Sofía infla un globo con aire y luego aprieta el globo con las manos, sin dejar que se escape nada de aire. Describe qué le ocurre al volumen del gas y qué le ocurre a su presión, suponiendo que la temperatura se mantiene constante. Nombra la ley que explica este comportamiento.

En el modelo de partículas, un gas está formado por partículas que se mueven constantemente y chocan con las paredes del recipiente. Explica con tus palabras cuál es el origen de la presión que ejerce un gas sobre las paredes de un envase cerrado.

Benjamín deja una botella plástica cerrada, con aire en su interior, en el patio del liceo bajo el sol del mediodía. Si el volumen de la botella no cambia, indica si la presión del aire dentro de ella aumenta, disminuye o se mantiene, y explica por qué en una o dos frases.

Isidora midió el volumen de una muestra de gas encerrada en una jeringa sellada, manteniendo la temperatura constante, mientras variaba la presión. Obtuvo estos datos:

1. a) Describe la relación que observas entre la presión y el volumen.
2. b) Calcula el producto presión × volumen en cada fila y explica qué indica el resultado.
3. c) Predice el volumen de la muestra si la presión fuera de 4,0 atm.

Un recipiente rígido contiene un gas a 300 K y a una presión de 2,0 atm. Vicente lo calienta hasta 600 K, sin que el volumen ni la cantidad de gas cambien.

1. a) Indica qué ley de los gases se aplica en esta situación.
2. b) Calcula la presión final del gas.
3. c) Explica, usando el modelo de partículas, por qué cambia la presión.

Florencia llena un globo con $2{,}0$ L de aire en una pieza a 27 °C. Luego deja el globo en un refrigerador a 3 °C. Suponiendo que la presión no cambia y que el globo es flexible:

1. a) Expresa ambas temperaturas en kelvin.
2. b) Calcula el volumen aproximado del globo dentro del refrigerador.
3. c) Explica por qué el globo se ve más "desinflado" al sacarlo del frío.

Martín investiga cómo cambia la presión de un gas encerrado en un recipiente rígido al variar su temperatura. Registró estos datos:

1. a) Describe cómo sería el gráfico de presión en función de la temperatura en kelvin y justifica tu respuesta con los datos.
2. b) Calcula el cociente presión/temperatura en cada fila y explica qué conclusión permite sacar.
3. c) Martín repitió la experiencia con la temperatura en °C y afirmó que, como al pasar de 0 °C a 100 °C la temperatura "se multiplica", la presión también se multiplica en la misma proporción. Argumenta por qué su razonamiento es incorrecto.

Antonella revisa la presión de los neumáticos del auto de su familia en Santiago. Por la mañana, a 7 °C, el aire de un neumático está a una presión manométrica adecuada. Después de un viaje largo por la carretera, el neumático está a 47 °C. Considera que el volumen del neumático no cambia y que no entra ni sale aire.

1. a) Calcula en qué factor aumenta la presión absoluta del aire dentro del neumático, expresando las temperaturas en kelvin.
2. b) Explica por qué conviene medir la presión de los neumáticos con ellos fríos.
3. c) Si Antonella midiera la presión después del viaje y le sacara aire hasta igualar el valor de la mañana, ¿qué problema habría al día siguiente, cuando el neumático vuelva a enfriarse? Argumenta usando las leyes de los gases.