Ejercicios: Teoría cinética y leyes de los gases

Una muestra de gas encerrada en un cilindro con émbolo se comprime lentamente mientras su temperatura se mantiene constante. Enuncia la ley de Boyle y escribe su expresión matemática, indicando qué representa cada símbolo. Además, di cómo cambia la presión del gas cuando su volumen disminuye.

Un globo con aire se deja al sol en el patio de un colegio de Masaya y se calienta, sin que cambie la presión del aire que contiene. ¿Qué ley de los gases describe esta situación? Indica cuál es la variable que permanece constante y qué le ocurre al volumen del globo al aumentar la temperatura.

Una olla de presión cerrada, con volumen fijo, se calienta en una cocina de León. Indica qué ley de los gases explica el aumento de la presión dentro de la olla, escribe su expresión matemática y explica por qué las temperaturas deben expresarse en kelvin.

Un gas ocupa $6.0\ \text{L}$ a una presión de $100\ \text{kPa}$ y temperatura constante. Se comprime hasta que su presión es de $240\ \text{kPa}$. Calcula el volumen final del gas y explica, con la teoría cinética, por qué aumenta la presión al reducir el volumen.

Un recipiente rígido contiene aire a $27\ °\text{C}$ y una presión de $150\ \text{kPa}$. Se calienta hasta $127\ °\text{C}$. Calcula la presión final del aire, suponiendo que el volumen no cambia, y señala qué ley de los gases aplicaste.

Josué infla una pelota de caucho flexible en la sombra a $20\ °\text{C}$ y esta ocupa $2.40\ \text{L}$. Luego la deja al sol, donde alcanza $50\ °\text{C}$, y la presión del gas se mantiene constante. Calcula el volumen final de la pelota. Expresa primero las temperaturas en kelvin y anota qué variable se mantiene constante.

Una burbuja de gas sube desde el fondo de la laguna de Apoyo hasta la superficie. Un estudiante afirma: «Como la burbuja sube, su volumen aumenta porque la presión del agua disminuye, siempre que la temperatura se mantenga igual». Analiza esta afirmación con la ley de Boyle. Supón que en el fondo la presión total sobre la burbuja es de $300\ \text{kPa}$, que en la superficie es de $100\ \text{kPa}$ y que el volumen inicial es de $0.50\ \text{cm}^3$. Calcula el volumen final y valora si la afirmación es correcta.

Un cilindro con émbolo móvil contiene gas a $300\ \text{K}$, con volumen de $4.0\ \text{L}$ y presión de $100\ \text{kPa}$. Se realizan dos procesos consecutivos. Primero, a presión constante, el gas se calienta hasta que su volumen es de $6.0\ \text{L}$. Después, con el volumen fijo en ese valor, se enfría hasta que su presión es de $75\ \text{kPa}$. Calcula la temperatura del gas al final de cada proceso e indica qué ley aplicaste en cada uno. Luego compara la temperatura final con la inicial y explica el resultado.