Fisica Ii

Melissa Acosta
48132
Propiedades térmicas de la materia
Capítulo 18
Preguntas
P18.1. En la sección 18.1 se dice que, en condiciones ordinarias, no es posible cambiar

individualmente la presión, el volumen o la temperatura sin afectar las demás. Sin embargo, al
evaporarse un líquido, su volumen cambia, aunque su presión y temperatura son constantes. ¿Es
inconsistente esto? ¿Por qué?
Si, es inconsistente esto ya que la presión, temperatura y volumen están relacionadas entre
sí, y por ende si cambia una va a cambiar las demás magnitudes. Y además al evaporarse no serían
condiciones normales, y entonces se tiene que tomar en cuenta que la energía interviene.
P18.3. En una noche fría podemos “ver nuestro aliento”. ¿Es verdad esto? ¿Qué vemos realmente?
¿Este fenómeno depende de la temperatura del aire, de la humedad o de ambas cosas? Explique.
Lo que vemos al hablar en temperaturas frías, es la condensación de las moléculas que

expulsamos al hablar con las moléculas del ambiente, debido a que nuestras moléculas están a una
alta temperatura en comparación a las del ambiente.
P18.6. La comida no envuelta que se encuentra en un congelador sufre deshidratación, conocida

como “quemadura de congelador”. ¿Por qué?
El exceso de baja temperatura en un congelador, hace que se pierdan las propiedades de la

comida que no se cubre, por tanto, tiende a deshidratarse a causa ausencia de calor.
P18.15. El modelo cinético-molecular contiene un supuesto oculto respecto a la temperatura de las

paredes del recipiente. ¿Cuál es? ¿Qué sucedería si no fuera válido?
Este supuesto nos dice que las paredes del recipiente son perfectamente rígidas, y con masa
infinita; no se pueden mover. Si este supuesto no fuera verdadero ocurriría que en este modelo no
se puede asegurar que existe conservación de la energía.
P18.17. Si se aumenta la presión de un gas monoatómico ideal mientras se mantiene constante el

número de moles, ¿qué sucede con la energía cinética de traslación media de un átomo del gas? ¿Es
posible modificar tanto el volumen como la presión del gas ideal y mantener constante la energía
cinética de traslación media de sus átomos?
K=(3nRT) /2; PV=nRT: K=(3PV) /2
La energía cinética de traslación media es proporcional a P eso quiere decir que mientras V
permanezca constante y P aumente K va a aumentar. Si es posible modificar P y V para que K se
mantenga constante ya que P es inversamente proporcional a la V y podrían cambiar
convenientemente para que no cambie K.
P18.20. Un tanque de almacenamiento de gas tiene una pequeña fuga. La presión en el tanque baja
con mayor rapidez si el gas es hidrógeno o helio que si es oxígeno. ¿Por qué?
Si es helio debido a que es más liviano que el oxígeno y por lo tanto tendrá más fluidez
P18.24. a) Si usted aplica la misma cantidad de calor a 1.00 mol de un gas monoatómico ideal y a
1.00 mol de un gas diatómico ideal, ¿cuál de ellos (si acaso) aumentará más su temperatura? b)
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Físicamente, ¿por qué los gases diatómicos tienen mayor capacidad calorífica molar que los gases
monoatómicos?
Aumentará más su temperatura el gas monoatómico, porque tiene una menor capacidad
calorífica molar, es decir necesita menos calor para aumenta su temperatura.
Los gases diatómicos tienen una mayor capacidad calorífica, porque por cada átomo se tiene
3 grados de libertad (3/2 KT), correspondientes a sus tres dimensiones, entonces 2 átomos tendrán
el doble.
P18.25. La explicación en la sección 18.4 concluyó que todos los gases diatómicos ideales tienen la
misma capacidad calorífica CV. ¿Significa esto que se requiere la misma cantidad de calor para elevar
la temperatura de 1?0 g de cada uno de ellos en 1.0 K? Explique su razonamiento.
En un gas diatómico la energía total puede encontrarse en forma de energía cinética de

traslación y también en forma de energía cinética de rotación, eso hace que los gases diatómicos
puedan almacenar más energía a una temperatura dada. A temperaturas próximas a la temperatura
ambiente la energía interna y la capacidad caloríficas vienen dadas por:
P18.30. Las ventosas hidrotermales son aberturas en el piso oceánico que descargan agua muy
caliente. El agua que sale de una de ellas cerca de la costa de Oregón, a 2400 m de profundidad, está
a 279 °C. A pesar de su alta temperatura, el agua no hierve. ¿Por qué?
Porque existe mucha presión, y esto dificulta el proceso de cambio de fase; además de que
el calor se transmite rápidamente hacia el resto de agua.
Ejercicios
18.1. Un tanque de 20.0 L contiene 0.225 kg de helio a 18.0 °C. La masa molar del helio es de 4.00
g>mol. a) ¿Cuántos moles de helio hay en el tanque? b) Calcule la presión en el tanque en Pa y atm.
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18.4. Un tanque de 3.00 L contiene aire a 3.00 atm y 20.0 °C. El tanque se sella y enfría hasta que la
presión es de 1.00 atm. a) ¿Qué temperatura tiene ahora el gas en grados Celsius? Suponga que el
volumen del tanque es constante. b) Si la temperatura se mantiene en el valor determinado en el
inciso a) y el gas se comprime, ¿qué volumen tendrá cuando la presión vuelva a ser de 3.00 atm?
18.5. a) Use la ley del gas ideal para estimar el número de moléculas de aire que hay en su laboratorio
de física, suponiendo que todo el aire es N2. b) Calcule la densidad de partículas en el laboratorio (es
decir, el número de moléculas por centímetro cúbico).
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18.7. Un Jaguar XK8 convertible tiene un motor de ocho cilindros. Al principio de su carrera de
compresión, uno de los cilindros contiene 499 cm3 de aire a presión atmosférica (1.01 3 105 Pa) y
temperatura de 27.0 °C. Al final de la carrera, el aire se ha comprimido a un volumen de 46.2 cm3 y la
presión manométrica aumentó a 2.72 3 106 Pa. Calcule la temperatura final.
18.10. Un recipiente cilíndrico y vacío de 1.50 m de largo y 90.0 cm de diámetro se va a llenar con
oxígeno puro a 22.0 °C para almacenarse en una estación espacial. Para guardar tanto como sea
posible, la presión absoluta del oxígeno será de 21.0 atm. La masa molar del oxígeno es 32.0 g>mol.
a) ¿Cuántos moles de oxígeno puede almacenar este recipiente? b) Para alguien que levante este
recipiente, ¿por cuántos kilogramos aumenta este gas la masa que habrá de ser levantada?
18.13. El volumen pulmonar total de una estudiante de física es de 6.00 L. Ella llena sus pulmones con
aire a una presión absoluta de 1.00 atm y luego, deteniendo la respiración, comprime su cavidad
torácica para reducir su volumen pulmonar a 5.70 L. ¿A qué presión está ahora el aire en sus
pulmones? Suponga que la temperatura del aire no cambia.
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18.16. Tres moles de gas ideal están en una caja cúbica rígida que mide 0.200 m por lado. a) ¿Qué
fuerza ejerce el gas sobre cada una de las seis caras de la caja cuando su temperatura es de 20? ¿0 °C?
b) ¿Qué fuerza ejerce si su temperatura se aumenta a 100°C?
18.20. Suponiendo que el aire tiene una temperatura uniforme de 0 °C (como en el ejemplo 18.4),
¿cuál es la densidad del aire a una altura de 1.00 km como un porcentaje de la densidad en la
superficie?

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