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Questions and Answers
¿Cuál es el principio que establece que el producto de la presión y el volumen de un gas es constante a temperatura y cantidad del gas constantes?
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¿Qué ocurre con el volumen de un gas si la temperatura permanece constante pero la presión aumenta?
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¿Qué temperatura se considera como el cero absoluto en la escala de Kelvin?
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Al convertir de Celsius a Kelvin, ¿qué operación se realiza generalmente?
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¿Cuál de estas leyes describe la relación entre el volumen y la temperatura de un gas?
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¿Qué variable se mantiene constante en la ley de Boyle?
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¿Qué unidad del SI se utiliza para medir la presión?
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¿Cuál de las siguientes definiciones describe correctamente la presión?
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¿Quién identificó el cero absoluto y estableció la escala de temperatura Kelvin?
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¿Qué representación se utiliza para denotar la temperatura en la escala Kelvin?
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¿Qué factor no influye en la presión atmosférica?
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¿Cuál es la fórmula para calcular la fuerza según la segunda ley del movimiento?
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¿Qué instrumento se utiliza comúnmente para medir la presión atmosférica?
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¿Qué relación existe entre la presión y la frecuencia de los choques de moléculas de aire?
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La presión atmosférica es el resultado de:
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¿Cómo se define una unidad de presión en términos de pascal?
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¿Qué caracteriza a las fuerzas dipolo-dipolo?
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¿Cómo afecta el tamaño del ion en la interacción ion-dipolo?
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¿Qué es un dipolo inducido?
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En las fuerzas de dispersión, ¿qué función cumple la cercanía de una molécula polar?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre las fuerzas ion-dipolo es correcta?
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¿Qué papel juega el momento dipolar en las interacciones entre moléculas polares?
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¿Qué fenómeno describe la interacción entre un ion y un dipolo inducido?
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¿Cómo se comportan las moléculas polares en estado líquido?
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¿Qué propiedad de los líquidos se relaciona con la cantidad de energía necesaria para aumentar su superficie?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la capilaridad es verdadera?
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¿Cómo se comporta la viscosidad de un líquido al aumentar la temperatura?
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¿Cuál de los siguientes líquidos probablemente tendría una baja tensión superficial?
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¿Qué tipo de sólido tiene un ordenamiento estricto y regular en sus partículas?
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¿Qué tipo de fuerza intermolecular se encuentra en mayor medida en el agua, contribuyendo a su alta viscosidad?
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¿Cuál es la principal diferencia entre un sólido cristalino y un sólido amorfo?
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¿Qué causa que el agua tenga una tensión superficial más alta que la mayoría de los líquidos?
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¿Qué establece la ley de Charles respecto al volumen de un gas a presión constante?
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En la relación de volumen-temperatura mostrada en la ley de Charles, ¿qué representan V1 y V2?
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¿Cuál es el significado de k2 en la ley de Charles?
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¿Qué nombre recibe la relación que Amedeo Avogadro formuló sobre los gases?
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¿Qué indica la ley de Avogadro sobre el volumen de un gas?
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¿Qué representa k4 en la ley de Avogadro?
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¿Qué relación hay entre la presión y la temperatura en la ley de Gay-Lussac?
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¿A qué se refiere P en la fórmula de la ley de Avogadro?
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¿Qué representa la entalpía de vaporización en la ecuación de Clausius–Clapeyron?
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¿Cómo afecta la presión a la temperatura de ebullición de un líquido?
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¿Qué es el punto crítico de una sustancia?
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¿Qué indica la regla de Trouton sobre líquidos?
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¿Qué ocurre en el estado líquido de sustancias como el agua?
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¿Qué representa el cambio de entropía (∆S° vap) en el proceso de vaporización?
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¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta sobre la presión de vapor de un líquido?
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¿Qué ocurre en la ecuación de Clausius–Clapeyron cuando ∆H° vap es alto?
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Study Notes
Información General
- Curso: Química - QM310
- Módulo: Estados de Agregación de la Materia
- Docente: José Troestch M.Sc.
- Fecha: 17 y 24 de Febrero de 2023
Contenido
- Gases, sólidos y líquidos: equilibrio entre fases y mezclas de sustancias.
- Disoluciones: mezclas homogéneas de dos o más sustancias.
Introducción
- Las propiedades físicas de una sustancia dependen de su estado.
- Los gases son más sencillos que los líquidos y sólidos.
- El movimiento molecular de los gases es aleatorio; las fuerzas de atracción son pequeñas, por lo que las moléculas se mueven libremente e independientemente.
- El comportamiento de los gases es fácil de predecir con cambios en temperatura y presión.
Algunas sustancias que se encuentran como gases a 1 atm y 25°C
- Una tabla con elementos y compuestos gaseosos a 1 atm y 25°C se provee en la presentación.
Características Físicas de los Gases
- Adoptan la forma y el volumen del recipiente que los contiene.
- Son fácilmente compresibles (se pueden comprimir en un volumen menor).
- Se mezclan completamente y uniformemente cuando se encuentran confinados en el mismo recipiente.
- Poseen densidades menores comparadas con sólidos y líquidos.
Presión de un Gas
- Los gases ejercen presión sobre cualquier superficie con la que entren en contacto (debido al movimiento constante de las moléculas).
Unidades del SI para la Presión
- Velocidad:
- distancia recorrida / tiempo transcurrido (m/s o cm/s)
- Aceleración:
- cambio en la velocidad / tiempo transcurrido (m/s² o cm/s²)
- Fuerza = masa x aceleración (N = kg*m/s²)
- Presión = fuerza / área (Pa = N/m²)
Presión Atmosférica
- La fuerza que ejerce la atmósfera sobre una superficie es igual al peso de la columna de aire sobre ella, y depende de la localización, temperatura y condiciones climáticas (altitud, etc.).
El Barómetro
- Instrumento usado para medir la presión atmosférica.
- Un barómetro sencillo consta de un tubo de vidrio cerrado en un extremo, lleno de mercurio y invertido en un recipiente con mercurio.
- La presión atmosférica mantiene el mercurio en el tubo
- La altura del mercurio en el tubo es proporcional a la presión atmosférica.
Presión Atmosférica Estándar
- Igual a la presión que soporta una columna de mercurio de 760 mm a 0°C al nivel del mar.
- También expresada como 1 atm o 760 mmHg o 760 torr.
El Manómetro
- Instrumento para medir la presión de gases distintos a la atmosférica.
- Existen dos tipos: de tubo cerrado (para presiones menores a la atmosférica) y de tubo abierto (para presiones iguales o mayores).
- Ambos tipos constan de un tubo, que puede tener diferentes fluidos en su interior.
Ley de Boyle
- La presión de una cantidad fija de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen del gas.
- PV = k₁
Ley de Charles
- El volumen de una cantidad fija de gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas (en Kelvin).
- V/T = k₂
Ley de Avogadro
- A temperatura y presión constantes, el volumen de un gas es directamente proporcional al número de moles del gas.
- V = k₃n
Ecuación del Gas Ideal
- PV = nRT —> relaciona la presión(P) volumen(V), temperatura (T) y número de moles (n) de un gas.
La Constante de los Gases (R)
- El valor de R depende de las unidades utilizadas para medir las variables de la ecuación.
- A 0 °C (273.15 K) y 1 atm de presión, 1 mol de un gas ideal ocupa 22.414 L
Teoría Cinética Molecular de Líquidos y Sólidos
- Diferencia principal entre los estados condensados (líquido y sólido) y el estado gaseoso son las distancias entre las moléculas.
Propiedades de los Líquidos
- Tensión superficial: cantidad de energía necesaria para estirar la superficie de un líquido por unidad de área. Esto es mayor en líquidos con fuerzas intermoleculares altas (como el agua).
- Viscosidad: resistencia de un líquido a fluir. Depende de las fuerzas intermoleculares: los líquidos con fuerzas intermoleculares fuertes son más viscosos.
Propiedades de los Sólidos
- Cristalinos: poseen un ordenamiento estricto y regular en tres dimensiones; las fuerzas intermoleculares son máximas
- Amorfos: carecen de un ordenamiento bien definido.
Estructura Cristalinos: Empaquetamiento de esferas
- La celda unitaria es la unidad estructural básica en un sólido cristalino.
Tipos de Cristales y Propiedades Generales
- Clasificación y propiedades de cristales iónicos, covalentes, moleculares y metálicos y ejemplos de cada uno.
Sólidos Amorfos
- Característica: no presentan un patrón regular tridimensional en su estructura.
- Ejemplos: vidrio.
Cambios de Fase:
- Transiciones de fase (sólido, líquido, gas) producidos por el aporte o eliminación de energía, cambiando el orden molecular de las sustancias.
- Ejemplos: fusión, vaporización, condensación, solidificación, sublimación.
Equilibrio Líquido-Gas
- Evaporación y condensación, relacionados con las energías cinéticas y las fuerzas atractivas entre las moléculas de líquido y gas.
- Presión de vapor y temperatura de ebullición para los líquidos.
Equilibrio Sólido-Gas
- Sublimación, dependencia de presión de vapor y entalpía y entropía de sublimación
- Dependencia entre la temperatura de sublimación con la de ebullición.
Equilibrio Sólido-Gas-Líquido
- Estabilidad relativa entre los estados sólido, líquido y gaseoso de una sustancia a una temperatura dada por la relación de sus presiones de vapor.
Disoluciones
- Mezclas homogéneas de soluto y disolvente, donde las proporciones son variables.
- Tipos de disoluciones (moleculares e iónicas).
Concentración de Disoluciones
- Expresión de la relación entre la cantidad del soluto y la cantidad de la disolución o disolvente —> Unidades empleadas para medir (g/L, etc).
Fuerzas Intermoleculares
- Fuerzas de atracción entre las moléculas.
- Tipos: fuerzas de van der Waals, fuerzas dipolo-dipolo, puentes de hidrógeno, ión-dipolo.
Ley de Trouton
- Relación entre la entalpía de vaporización y la temperatura de ebullición normal de la mayoría de líquidos.
El Punto Crítico
- Temperatura y presión donde el líquido y el gas se vuelven indistinguibles, creando un fluido supercrítico.
Resumen:
- Resumen de los conceptos claves de esta sección sobre los estados de agregación de la materia.
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Description
Este cuestionario explora los principios fundamentales de los gases, incluyendo la ley de Boyle y la relación entre presión, volumen y temperatura. Se analizarán conceptos clave como el cero absoluto y las unidades de medida pertinentes. Ideal para estudiantes de química que desean repasar este tema esencial.
