Ejercicios: Teoría cinética y propiedades de los gases

Cuando se abre un frasco de perfume en un extremo del salón de clases, después de unos minutos el olor llega al otro extremo. Nombra la propiedad de los gases que explica este hecho y explica con una o dos frases, usando la teoría cinética molecular, por qué ocurre.

Menciona tres postulados de la teoría cinética molecular de los gases ideales. Para cada uno, escribe una frase que lo describa con tus propias palabras.

Un termómetro marca una temperatura de $27\,^\circ\text{C}$ en una tarde de verano en David, Chiriquí. Convierte esa temperatura a kelvin y escribe la relación que usaste.

Yariela infla la llanta de una bicicleta con una bomba de mano. Observa que al principio el aire se comprime con facilidad dentro del cilindro de la bomba, pero que cada vez cuesta más empujar el émbolo. Explica este comportamiento con la teoría cinética molecular, relacionando el volumen disponible, las colisiones de las partículas con las paredes y la presión.

La presión atmosférica en un día determinado en la Ciudad de Panamá es de $760\ \text{mmHg}$. Expresa esa presión en atmósferas (atm) y en kilopascales (kPa). Toma como datos: $1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101.3\ \text{kPa}$.

Un tanque de gas de laboratorio contiene $2.50\ \text{L}$ de nitrógeno. Expresa ese volumen en $\text{mL}$ y en $\text{cm}^3$. Luego explica por qué, aunque el gas esté en un recipiente de $2.50\ \text{L}$, su volumen se considera el del recipiente y no el de las moléculas que lo forman.

Abdiel compara el helio y el dióxido de carbono, ambos a $25\,^\circ\text{C}$. Responde con argumentos de la teoría cinética molecular:

1. a) ¿Tienen la misma energía cinética promedio por partícula? Justifica.
2. b) ¿Cuál de los dos gases tiene mayor rapidez promedio de sus partículas? Justifica con la relación entre masa y rapidez.
3. c) Si ambos gases estuvieran en recipientes cerrados del mismo volumen y con el mismo número de moléculas, ¿qué puedes decir de sus presiones?

Datos: masa molar del He, $4.0\ \text{g/mol}$; masa molar del $\text{CO}_2$, $44\ \text{g/mol}$.

Un cilindro rígido con gas se deja al sol en el estacionamiento de un centro comercial de la Ciudad de Panamá y su temperatura sube de $25\,^\circ\text{C}$ a $55\,^\circ\text{C}$. Analiza lo que ocurre con:

1. a) la energía cinética promedio de las moléculas,
2. b) la frecuencia y la intensidad de los choques contra las paredes,
3. c) la presión y la densidad del gas.

Convierte las temperaturas a kelvin, explica por qué en las relaciones de los gases no se usan grados Celsius y argumenta por qué la densidad no cambia en este caso.