Problemas resueltos de física básica

1. Itrato gases en un contenedor cerrado Inicialmente tienen volumen V y presión P. Si la presión final es 4P y el volumen se mantiene constante, ¿cuál es la ra?tio de la energía cinética inicial con la final energía cinética.

Conocido :

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 4P

Volumen inicial (V₁) = v

Volumen final (V₂) = v

Querido: La relación entre la energía cinética inicial y la energía cinética final. (KE₁ : kE₂)

solución:

La relación entre la presión (P), el volumen (V) y la energía cinética (EC) de gases ideales :

La relación entre la energía cinética inicial y la energía cinética final:

2. ¿Cuál es la energía cinética de traslación promedio de las moléculas en un gas ideal a 57 °C?^oC.

Conocido :

Temperatura del gas (T) = 57^oC + 273 = 330 Kelvin

Boltzmannconstante (k) = 1.38 x 10^-23 Joule/Kelvin

Querido: La energía cinética de traslación promedio

solución:

La relación entre la energía cinética (EC) y la temperatura del gas (T):

La energía cinética de traslación promedio:

3. Un gas en 27^oC en un recipiente cerrado. Si la energía cinética del gas aumenta al doble de la energía cinética inicial, entonces la temperatura final del gas es…

Conocido :

Temperatura inicial (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

energía cinética inicial = kE

Energía cinética final = 4 KE

Querido: La temperatura final (T₂)

solución:

4. Un gas ideal se encuentra en un recipiente cerrado, se calienta de manera que su temperatura final sea... velocidad media de partículas de gas aumenta en 3 veces la velocidad promedio inicial. Si la temperatura inicial del gas es 27^oC, Entonces, la temperatura final del gas ideal es…

Conocido :

Temperatura inicial = 27^oC + 273 = 300 Kelvin

Velocidad inicial = v

Velocidad final = 2v

Querido :la temperatura final de un gas ideal

solución:

La velocidad media final = 2x la velocidad media inicial

5. En un volumen de 36 litros hay tres moles de gas. Cada molécula de gas tiene una energía cinética de 5 x 10^-21 Julios. Constante universal de los gases = 8.315 J/mol·K y constante de Boltzmann = 1.38 x 10^-23 J/K. ¿Cuál es la presión del gas en el recipiente?

Conocido :

Número de moles (n) = 3 moles

Volumen = 36 litros = 36 dm³³ = 36 x 10^-3 m³

Constante de Boltzmann (k) = 1.38 x 10^-23 J / K

Energía cinética (EC) = 5 x 10^-21 Joule

Constante universal de los gases (R) = 8.315 J/mol·K

Querido Presión del gas (P)

solución:

Calcula la temperatura utilizando la ecuación de la energía cinética de los gases.

Calcula la presión del gas utilizando la ecuación de la ley de los gases ideales (en número de moles, n):

PV = n RT

P (36 x 10^-3) = (3)(8.315)(241.5)

P (36 x 10^-3) = 6024.22

La presión del gas es 1.67 x 10⁵ Pascal o 1.67 atmósferas.

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1. yotrato gases en un contenedor cerrado Inicialmente tienen volumen V y temperatura P. La temperatura final es 5/4T y la final presión es 2P. ¿Cuál es el volumen final del gas?

Conocido :

Volumen inicial (V₁) = v

Temperatura inicial (T₁) = T

Temperatura final (T₂) = 5/4 T

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 2P

Querido: Volumen final (V₂)

solución:

2. Determinar el volumen de 2.00 moles de gases (gas ideal) en condiciones normales de presión y temperatura (CNPT). CNPT = Temperatura y presión estándar.

Conocido :

Moles de gas (n) = 2 moles

Temperatura estándar (T) = 0 ^oC = 0 + 273 = 273 Kelvin

Presión estándar (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

Constante universal de los gases (R) = 8.315 julios/moleKelvin

Querido : Volumen de gases (V)

solución:

Ecuación de Ley de los gases ideales (en número de moles, n)

El volumen de 2 moles de gases es de 44.8 litros.

El volumen de 1 mol de gases es 45.4 litros / 2 = 22.4 litros.

El volumen de 1 mol de cualquier gas es de 22.4 litros.

3. 4 litros de gas oxígeno tienen una temperatura de 27 °C y una presión de 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) en un recipiente cerrado. Constante universal de los gases (R) = 8.314 J/mole^-1.K^-1 y el número de Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³ moléculas/mole¿Cuáles son las moléculas de oxígeno gaseoso en el recipiente?

Conocido :

Volumen de gases (V) = 4 litros = 4 dm³³ = 4 x 10^-3 m³

Temperatura de los gases (T) = 27^oC = 27 + 273 = 300 Kelvin

Presión de los gases (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Constante universal de los gases (R) = 8.314 J/mole^-1.K^-1

Número de Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³

Querido ¿Cuáles son las moléculas de oxígeno gaseoso en el recipiente (N)?

solución:

En 1 mol de gas oxígeno, hay 1.93 x 10²³ moléculas de oxígeno.

4. Un recipiente que contiene gas neón (Ne, masa atómica = 20 u) a temperatura y presión estándar (TPE).) tiene un volumen de 2 m³¡Determina la masa del gas neón!

Conocido :

Masa atómica del neón = 20 gramos/mole = 0,02 kg/mole

Temperatura estándar (T) = 0^oC = 273 Kelvin

Presión estándar (P) = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pascal

Volumen (V) = 2 m³

Querido : masa (metro) del gas neón

solución:

A temperatura y presión estándar (STP), 1 mole de cualquier gas, incluir gas neón, tener volumen 22.4 litross = 22.4 dm³ = 0.0448 m³.

En un volumen de 2 m³, Hay 44.6 moles de gas neón.

La masa atómica relativa del gas neón es de 20 gramos/mol.

Esto significa que en 1 mol hay 20 gramos o 0.02 kg de gas neón. Dado que en 1 mol hay 0.02 kg de gas neón, entonces en 44.6 moles hay 44.6 moles x 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 gramos de gas neón.

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1. Iinicialmente los gases de acuerdo tienen presión P y temperatura T. El gas experimenta la proceso isocórico de modo que la presión final sea 4 veces la presión inicial. ¿Cuál es la temperatura final del gas?

Conocido :

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 4P

Temperatura inicial (T₁) = T

Querido: Temperatura final (T₂)

solución:

La formula de Ley de Gay-Lussac :

La temperatura final se convierte en 4 veces la temperatura inicial.

2. En un recipiente cerrado, los gases ideales tienen inicialmente una temperatura de 27 °C.^oC. Si Si la presión final se convierte en el doble de la presión inicial, ¿cuál es la temperatura final?

Conocido :

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 2P

Temperatura inicial (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Querido: Temperatura final (T₂)

solución:

3. Un neumático se infla a una presión manométrica de 2 atm a 27 °C. Tras conducir, la temperatura dentro del neumático sube a 47 °C. ¿Cuál es la presión dentro del neumático ahora?

Conocido :

La presión atmosférica = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

La presión manométrica inicial = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

La presión absoluta inicial (P₁) = 1 atm + 2 atm = 3 atm = 3 x 10⁵ Pa

La temperatura inicial (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

La temperatura final (T₁) = 47^oC + 273 = 320 K

Buscado : La temperatura final del manómetro

solución:

La presión manométrica final = presión absoluta final – presión atmosférica

La presión manométrica final = 3.2 atm – 1 atm

La presión manométrica final = 2.2 atm

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1. En un recipiente cerrado, el gas se expande de modo que el volumen final se convierte en 3 veces el volumen inicial (V = volumen inicial, T = volumen inicial). temperatura). ¿Cuál es la temperatura final?

Conocido :

Volumen inicial (V₁) = v

Volumen final (V₂) = 3V

Temperatura inicial (T₁) = T

Querido: Temperatura final (T₂)

solución:

La formula de Ley de Charles :

La temperatura final de los gases se convierte en 3 veces la temperatura inicial.

2. yoLos gases inicialmente tienen un volumen V y una temperatura T. Si el gas experimenta el proceso isobárico de modo que la temperatura se duplica respecto a la temperatura inicial, entonces el volumen final de gases es…

Conocido :

Volumen inicial (V₁) = v

Temperatura inicial (T₁) = T

Temperatura final (T₂) = 2T

Querido: volumen final (V₂)

solución:

El volumen final de los gases se convierte en el doble del volumen inicial.

3. En un recipiente cerrado, los gases ideales tienen inicialmente un volumen de 2 litros y una temperatura de 27 °C.^oC. Si el volumen final de los gases es de 3 litros, entonces la temperatura final es…

Conocido :

Volumen inicial (V₁) = 2 litros = 2 dm³ = 2 x 10^-3 m³

Volumen final (V₂) = 3 litros = 3 dm³ = 3 x 10^-3 m³

Temperatura inicial (T₁) = 27^oC + 273 = 300 K

Buscado : Temperatura final (T₂)

solución:

La temperatura final es 177^oC o 177 + 273 = 450 Kelvin.

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1. Algunos gases ideales inicialmente tienen presión P y volumen V. Si el gas experimenta proceso isotérmico de modo que la presión final sea 4 veces la presión inicial, entonces el volumen final de gas es…

Conocido :

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 4P

Volumen inicial (V₁) = v

Querido: Volumen final (V₂)

solución:

La formula de Ley de Boyle :

PV = constante

P₁ V₁ = P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

El volumen final de gases es ¼ veces el volumen inicial.

2. En un recipiente cerrado, el gas se expande de manera que final volumen se convierte en 2 veces el volumen inicial (V = volumen inicial, P = presión inicial). La presión final de los gases es…

Conocido :

Presión inicial (P₁) = P

Volumen inicial (V₁) = v

Volumen final (V₂) = 2V

Querido : Presión final (P₂)

solución:

P₁ V₁ = P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P = P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

La presión del gas se convierte en ½ veces la presión inicial.

3. En un recipiente cerrado, se encuentran gases con una presión de 2 atm y un volumen de 1 litro. Si la presión del gas aumenta a 4 atm, entonces el volumen del gas aumenta...

Conocido :

Presión inicial (P₁) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Presión final (P₂) = 4 atm = 4 x 10⁵ Pa

Volumen inicial (V₁) = 1 litro = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

Querido : Volumen final (V₂)

solución:

P₁ V₁ = P₂ V₂

(2 x 10⁵(1 x 10^-3) = (4 x 10⁵) V₂

(1)(1 x 10^-3) = (2) V₂

1 x 10^-3 = (2) V₂

V₂ = ½ x 10^-3

V₂ = 0.5 x 10^-3 m³ = 0.5 dm³ = 0.5 litros

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1. Tres condensadores, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, son conectados en serie y paralelo. Determina la capacitancia de un solo condensador que tendrá el mismo efecto que la combinación.

Conocido :

Condensador C₁ = 2 μF

El condensador C₂ = 4 μF

El condensador C₃ = 4 μF

Buscado : La capacitancia equivalente (C)

solución:

Condensador C₂ y C₃ conectados en paralelo. La capacitancia equivalente:

C_P = C₂ C +₃ = 4 + 4 = 8 μF

Condensador C₁ y C_p conectados en serie. La capacitancia equivalente:

1/C = 1/C₁ + 1 /C_P = 1/2 + 1/8 = 4/8 + 1/8 = 5/8

C = 8/5 μF

2. Cinco condensadores, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 6 μF, C₄ = 5 μF, C₅ = 10 μF, están conectados en serie y en paralelo. Determine la capacitancia de un solo capacitor que tendrá el mismo efecto que la combinación.

Conocido :

El condensador C₁ = 2 μF

El condensador C₂ = 4 μF

El condensador C₃ = 6 μF

El condensador C₄ = 5 μF

El condensador C₅ = 10 μF

Buscado : La capacitancia equivalente (C)

solución:

Condensador C₂ y C₃ están conectados en paralelo. La capacitancia equivalente:

C_P = C₂ C +₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Condensador C₁, C_P, C₄ y C₅ están conectados en serie. La capacitancia equivalente:

1/C = 1/C₁ + 1 /C_P + 1/C₄ + 1/C₅

1/C = 1/2 + 1/10 + 1/5 + 1/10

1/C = 5/10 + 1/10 + 2/10 + 1 / 10

1/C = 9/10

C = 10/9 μF

3. Buscadores de ayudas existentes:₁ = 3 μF, C₂ = 4 μF y C₃ = 3 μF, están conectados en serie y en paralelo. Determine el energía eléctrica en el circuitos.

Conocido :

El condensador C₁ = 3 μF

El condensador C₂ = 4 μF

El condensador C₃ = 3 μF

Buscado : La capacitancia equivalente (C)

solución:

Condensador C₂ y C₃ están conectados en paralelo. La capacitancia equivalente:

C_P = C₂ C +₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Condensador C₁ y C_P están conectados en serie. La capacitancia equivalente:

1/C = 1/C₁ + 1 /C_P

1/C = 1/3 + 1/7

1/C = 7/21 + 3/21

1/C = 10/21

C = 21/10

C = 2.1 μF

C = 2.1x10^-6 F

La energía eléctrica en los circuitos:

E = ½ CV²

E = ½ (2.1 x 10^-6) (12²)

E = ½ (2.1 x 10^-6(144)

E = (2.1 x 10^-6(72)

E = 151.2 x 10^-6 Joule

E = 1.5 x 10^-4 Joule

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1. Cuatro condensadores, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, están conectados en serie. Determinar la capacitancia de un solo condensador eso tendrá el mismo efecto que la combinación.

Conocido :

El condensador C₁ = 2 μF

El condensador C₂ = 1 μF

El condensador C₃ = 3 μF

El condensador C₃ = 4 μF

Buscado : La capacitancia equivalente

solución:

La capacitancia equivalente:

1/C = 1/C₁ + 1/C₂ + 1/C₃ + 1/C₄

1 / C = 1/2 + 1/1 + 1/3 + 1 / 4

1 / C = 6/12 + 12/12 + 4/12 + 3 / 12

1 / C = 25 / 12

C = 12 / 25

C = 0.48

La capacitancia equivalente de toda la combinación is 0.48 μF.

2. Determina la carga en el condensador C.₁ si el diferencia de potencial entre P y Q is 12 Voltio…

Conocido :

El condensador C₁ = 10 μF = 10 x 10^-6 F

El condensador C₂ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Diferencia de potencial (V) = 12 Volt

Buscado : la carga en el condensador C₁ (Q₁)

solución:

La capacitancia equivalente:

1/C = 1/C₁ + 1 /C₂

1/C = 1/10 + 1/20 = 2/20 + 1/20 = 3/20

C = 20/3 μF = (20/3) x 10^-6 F

Carga eléctrica en el condensador equivalente:

Q = (C)(V) = (20/3)(12)(10^-6) = 80 x 10^-6 C

Q = 80 μC

Los condensadores están conectados en serie. de modo que la carga eléctrica en los capacitores equivalentes sea igual a la carga eléctrica en los capacitores. C₁ = carga eléctrica en un condensador C₂.

La carga eléctrica en el condensador C₁ es 80 μC.

3. Dos condensadores, C₁ = 2 μF y C₂ = 4 μF, están conectados en serie. Los condensadores están cargados. La diferencia de potencial en el condensador C₁ es 2 voltios. La carga eléctrica en el condensador C₂ es…

Conocido :

Caguacitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Caguacitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

La diferencia de potencial en el condensador C₁ (V₁) = 2 voltios

Querido : Carga eléctrica en un condensador C₂.

solución:

Carga eléctrica en un condensador C₁ :

Q₁ = C₁ V₁ = (2 x 10^-6)(2) = 4 x 10^-6 C

Q₁ = 4 μC

Los condensadores están conectados en serie de manera que la carga eléctrica en el condensador C₁ = carga eléctrica en un condensador C₂.

La carga en el condensador C₂ is 4 μC.

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1 Cuatro condensadores, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, están conectados en paralelo. Determine la capacitancia de un solo capacitor que tendrá el mismo efecto que la combinación.

Conocido :

Condensador C₁ = 2 μF

Condensador C₂ = 1 μF

Condensador C₃ = 3 μF

Condensador C₃ = 4 μF

Buscado : La capacitancia equivalente

solución:

La capacitancia equivalente:

C = C₁ C +₂ C +₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

La capacitancia equivalente de toda la combinación es 9 μF.

2. Determina el CHARGE en el condensador C₂ si el diferencia de potencial entre el punto A y B es 9 voltios…

Conocido :

Caguacitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

Caguacitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Diferencia potencial entre puntos A y B (V_AB) = 9 voltios

Querido : la carga en el condensador C₂ (Q₂)

solución:

Diferencia potencial:

Los condensadores están conectados en paralelo. de modo que la diferencia de potencial entre A y B (V_AB) = la diferencia de potencial en el condensador C₁ (V₁) = la diferencia de potencial en el condensador C₂ (V₂) = 9 voltios.

Carga eléctrica en un condensador C₂ :

Q₂ = C₂ V₂ = (30 x 10^-6)(9) = 270 x 10^-6 C

Q₂ = 270 μC

La carga eléctrica en el condensador C₂ is 270 μC.

3. Tres puestos condensadores, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, están conectados en paralelo. Los condensadores están cargados. La diferencia de potencial en el condensador C₂ es 4 voltios. Determinar

(a) Carga eléctrica en el condensador C₁, C₂ y C₃

(b) Carga eléctrica en el condensador equivalente de toda la combinación

Conocido :

Caguacitor C₁ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

Ccondensador C₂ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

Ccondensador C₃ = 3 μF = 3 x 10^-6 F

Diferencia de potencial en un condensador C₂ (V₂) = 4 voltios

Querido : Carga eléctrica en un condensador C₃ (Q₃)

solución:

(A) Carga eléctrica en un condensador C₃

La diferencia de potencial en el condensador C₃ :

Los condensadores están conectados en paralelo de manera que la diferencia de potencial en el condensador C₃ (V₃) = la diferencia de potencial en el condensador C₂ (V₂) = la diferencia de potencial en el condensador C₁ (V₁) = la diferencia de potencial en un condensador equivalente (V) = 4 voltios

Carga eléctrica en un condensador C₁ :

Q₁ = C₁ V₁ = (4 x 10^-6)(4) = 16 x 10^-6 C

Q₁ = 16 μC

Carga eléctrica en un condensador C₂ :

Q₂ = C₂ V₂ = (2 x 10^-6)(4) = 8 x 10^-6 C

Q₂ = 8 μC

Carga eléctrica en un condensador C₃ :

Q₃ = C₃ V₃ = (3 x 10^-6)(4) = 12 x 10^-6 C

Q₃ = 12 μC

(B) Carga eléctrica en un condensador equivalente

q = q₁ + Q₂ + Q₃

Q = 16 μC+8 μC+12 μC = 36 μC

Solución alternativa:

La capacitancia equivalente:

do = do₁ C +₂ C +₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF = 9 μF

C = 9x10^-6 F

La diferencia de potencial en el condensador equivalente:

V₁ V =₂ V =₃ = V = 4 voltios

La carga eléctrica en el condensador equivalente:

Q = CV = (9 x 10^-6)(4) = 36 x 10^-6 C

Q = 36 μC

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