Problemas resoltos de física básica

1. Itratar gases nun colector pechado inicialmente teñen volume V e presión P. Se a presión final é de 4P e o volume se mantén constante, cal é a ratio da enerxía cinética inicial coa final enerxía cinética.

Coñecido:

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 4P

Volume inicial (V₁) = V

Volume final (V₂) = V

Quería: A relación entre a enerxía cinética inicial e a enerxía cinética final (KE₁ :KE₂)

Solución:

A relación entre a presión (P), o volume (V) e a enerxía cinética (EC) de gases ideais :

Relación entre a enerxía cinética inicial e a enerxía cinética final:

2. Cal é a enerxía cinética de translación media das moléculas nun gas ideal a 57^oC.

Coñecido:

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

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

Quería: Enerxía cinética de translación media

Solución:

A relación entre a enerxía cinética (EC) e a temperatura do gas (T):

Enerxía cinética de translación media:

3. Un gas a 27^oC nun recipiente pechado. Se a enerxía cinética do gas aumenta o dobre da enerxía cinética inicial, a temperatura final do gas é...

Coñecido:

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

enerxía cinética inicial = KE

Enerxía cinética final = 4 KE

Quería: A temperatura final (T₂)

Solución:

4. Un gas ideal está nun recipiente pechado, quéntase de xeito que sexa final velocidade media de partículas de gas aumenta en 3 veces a velocidade media inicial. Se a temperatura inicial do gas é 27^oC, entón a temperatura final do gas ideal é…

Coñecido:

Temperatura inicial = 27^oC + 273 = 300 Kelvin

Velocidade inicial = v

Velocidade final = 2v

Querido :Ta temperatura final do gas ideal

Solución:

A velocidade media final = 2 x a velocidade media inicial

5. Tres moles de gas están nun espazo cun volume de 36 litros. Cada molécula de gas ten unha enerxía cinética de 5 x 10^-21 Xulio. Constante universal dos gases = 8.315 J/mol.K e constante de Boltzmann = 1.38 x 10^-23 J/K. Cal é a presión do gas no recipiente?

Coñecido:

Número de moles (n) = 3 moles

Volume = 36 litros = 36 dm³ = 36 x 10^-3 m³

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

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

Constante universal dos gases (R) = 8.315 J/mol K

Querido Presión do gas (P)

Solución:

Calcula a temperatura empregando a ecuación da enerxía cinética dun gas.

Calcula a presión do gas usando a ecuación da lei dos gases ideais (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

A presión do gas é de 1.67 x 10⁵ Pascal ou 1.67 atmosferas.

Le máis

1. Eutratar gases nun colector pechado inicialmente teñen volume V e temperatura P. A temperatura final é 5/4T e a temperatura final presión é 2P. Cal é o volume final do gas?

Coñecido:

Volume inicial (V₁) = V

Temperatura inicial (T₁) = T

Temperatura final (T₂) = 5/4 T

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 2P

Quería: Volume final (V₂)

Solución:

2. Determina o volume de 2.00 moles de gases (gas ideal) a STP. STP = Temperatura e presión estándar.

Coñecido:

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 dos gases (R) = 8.315 Joules/moleKelvin

Querido Volume dos gases (V)

Solución:

Ecuación de Lei dos gases ideais (no número de moles, n)

O volume de 2 moles de gas é de 44.8 litros.

O volume dun mol de gas é 45.4 litros / 2 = 22.4 litros.

O volume dun mol de calquera gas é de 22.4 litros.

3. 4 litros de osíxeno gasoso teñen unha temperatura de 27 °C e unha presión de 2 atm (1 atm = 10⁵ Pa) nun recipiente pechado. Constante universal dos gases (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1 e o número de Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³ moléculas/moleCales son as moléculas de osíxeno gasoso que hai no recipiente?

Coñecido:

Volume dos gases (V) = 4 litros = 4 dm³ = 4 x 10^-3 m³

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

Presión dos gases (P) = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

Constante universal dos gases (R) = 8.314 J.mole^-1.K^-1

Número de Avogadro (N_A) = 6.02 x 10²³

Querido Cales son as moléculas de osíxeno no recipiente (N)?

Solución:

Nun mol de osíxeno gasoso hai 1.93 x 10²³ moléculas de osíxeno.

4. Un recipiente que contén un gas neón (Ne, masa atómica = 20 µ) a temperatura e presión estándar (STP) ten un volume de 2 m³Determina a masa do gas neón!

Coñecido:

Masa atómica do 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

Volume (V) = 2 m³³

Querido : masa (M) de gas neón

Solución:

A temperatura e presión estándar (STP), 1 mole de calquera gas, inclúen gas neón, ter volume 22.4 litros = 22.4 dm³ = 0.0448 m³.

Nun volume de 2 m³, Hai 44.6 moles de gas neón.

A masa atómica relativa do gas neón é de 20 gramos/mol.

Isto significa que en 1 mol hai 20 gramos ou 0.02 kg de gas neón. Dado que en 1 mol hai 0.02 kg de gas neón, entón en 44.6 moles hai 44.6 moles x 0.02 kg/mol = 0.892 kg = 892 gramos de gas neón.

Le máis

1. Igases de acordo teñen inicialmente presión P e temperatura T. O gas sofre o proceso isocórico de xeito que a presión final se converte en 4 veces a presión inicial. Cal é a temperatura final do gas?

Coñecido:

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 4P

Temperatura inicial (T₁) = T

Quería: Temperatura final (T₂)

Solución:

A fórmula de Lei de Gay-Lussac :

A temperatura final é 4 veces maior que a temperatura inicial.

2. Nun recipiente pechado, os gases ideais teñen inicialmente unha temperatura de 27 °F^oC. Se Se a presión final é o dobre da presión inicial, cal é a temperatura final?

Coñecido:

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 2P

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

Quería: Temperatura final (T₂)

Solución:

3. Énchese un pneumático a unha presión manométrica de 2 atm a 27 °C. Despois dunha condución, a temperatura dentro do pneumático ascende a 47 °C. Cal é a presión dentro do pneumático agora?

Coñecido:

Presión atmosférica = 1 atm = 1 x 10⁵ Pa

Presión manométrica inicial = 2 atm = 2 x 10⁵ Pa

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

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

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

Buscase: Temperatura final do indicador

Solución:

Presión manométrica final = presión absoluta final – presión atmosférica

Presión manométrica final = 3.2 atm – 1 atm

Presión manométrica final = 2.2 atm

Le máis

1. Nun recipiente pechado, o gas expándese de xeito que o volume final triplica o volume inicial (V = volume inicial, T = volume inicial temperatura). Cal é a temperatura final?

Coñecido:

Volume inicial (V₁) = V

Volume final (V₂) = 3V

Temperatura inicial (T₁) = T

Quería: Temperatura final (T₂)

Solución:

A fórmula de Lei de Charles :

A temperatura final dos gases convértese en 3 veces a temperatura inicial.

2. Euos gases teñen inicialmente un volume V e unha temperatura T. Se o gas sofre o proceso isobárico de xeito que a temperatura sexa o dobre da temperatura inicial, o volume final dos gases é...

Coñecido:

Volume inicial (V₁) = V

Temperatura inicial (T₁) = T

Temperatura final (T₂) = 2T

Quería: volume final (V₂)

Solución:

O volume final de gases convértese en dúas veces o volume inicial.

3. Nun recipiente pechado, os gases ideais teñen inicialmente un volume de 2 litros e unha temperatura de 27 °F^oC. Se o volume final de gases chega a ser de 3 litros, entón a temperatura final é…

Coñecido:

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

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

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

Buscase: Temperatura final (T₂)

Solución:

A temperatura final é de 177^oC ou 177 + 273 = 450 Kelvin.

Le máis

1. Algúns gases ideais teñen inicialmente presión P e volume V. Se o gas sofre proceso isotérmico de xeito que a presión final sexa 4 veces a presión inicial, entón o volume final de gas é…

Coñecido:

Presión inicial (P₁) = P

Presión final (P₂) = 4P

Volume inicial (V₁) = V

Quería: Volume final (V₂)

Solución:

A fórmula de Lei de Boyle :

PV = constante

P₁ V₁ =P₂ V₂

(P)(V) = (4P)(V)₂)

V = 4 V₂

V₂ = V / 4 = ¼ V

O volume final de gases é ¼ veces o volume inicial.

2. Nun recipiente pechado, o gas expándese de xeito que o final volume torna-se 2 veces o volume inicial (V = volume inicial, P = presión inicial). A presión final dos gases é…

Coñecido:

Presión inicial (P₁) = P

Volume inicial (V₁) = V

Volume final (V₂) = 2V

Querido : Presión final (P₂)

Solución:

P₁ V₁ =P₂ V₂

PV = P₂ (2V)

P= P₂ (2)

P₂ = P / 2 = ½ P

A presión do gas convértese en metade da presión inicial.

3. Nun recipiente pechado, os gases teñen unha presión de 2 atm e un volume de 1 litro. Se a presión do gas chega a 4 atm, o volume do gas convértese en...

Coñecido:

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

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

Volume inicial (V₁) = 1 litros = 1 dm³ = 1 x 10^-3 m³

Querido : Volume 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

Le máis

1. Tres condensadores, C₁ = 2 μF, C₂ = 4 μF, C₃ = 4 μF, son conectados en serie e paraleloDetermina a capacitancia dun só condensador que terá o mesmo efecto que a combinación.

Coñecido:

Capacitor C₁ = 2 μF

Condensador C₂ = 4 μF

Condensador C₃ = 4 μF

Buscase: A capacitancia equivalente (C)

Solución:

Capacitor C₂ e C₃ conectados en paralelo. A capacitancia equivalente:

C_P = C₂ +C₃ 4 + 4 = 8 μF

Capacitor C₁ e C_p conectados en serie. A 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 e en paralelo. Determina a capacitancia dun só condensador que terá o mesmo efecto que a combinación.

Coñecido:

Condensador C₁ = 2 μF

Condensador C₂ = 4 μF

Condensador C₃ = 6 μF

Condensador C₄ = 5 μF

Condensador C₅ = 10 μF

Buscase: A capacitancia equivalente (C)

Solución:

Capacitor C₂ e C₃ están conectados en paralelo. A capacitancia equivalente:

C_P = C₂ +C₃

C_P = 4 + 6

C_P = 10 μF

Capacitor C₁, C_P, C₄ e C₅ están conectados en serie. A 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 C₁ = 3 μF, C₂ = 4 μF e C₃ = 3 μF, están conectadas en serie e en paralelo. Determina as enerxía eléctrica no circuítos.

Coñecido:

Condensador C₁ = 3 μF

Condensador C₂ = 4 μF

Condensador C₃ = 3 μF

Buscase: A capacitancia equivalente (C)

Solución:

Capacitor C₂ e C₃ están conectados en paralelo. A capacitancia equivalente:

C_P = C₂ +C₃

C_P = 4 + 3

C_P = 7 μF

Capacitor C₁ C_P están conectados en serie. A 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 = 2.1 x 10^-6 F

A enerxía eléctrica nos circuítos:

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

Le máis

1. Catro condensadores, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, están conectados en serieDeterminar a capacitancia dun único capacitor que terá o mesmo efecto que a combinación.

Coñecido:

Condensador C₁ = 2 μF

Condensador C₂ = 1 μF

Condensador C₃ = 3 μF

Condensador C₃ = 4 μF

Buscase: A capacitancia equivalente

Solución:

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

A capacitancia equivalente de toda a combinación is 0.48 μF.

2. Determina a carga do condensador C₁ O diferenza de potencial entre P Q is 12 Voltios…

Coñecido:

Condensador C₁ = 10 μF= 10 x 10^-6 F

Condensador C₂ = 20 μF= 20 x 10^-6 F

Diferenza de potencial (V) = 12 volt

Buscase: a carga no condensador C₁ (Q₁)

Solución:

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 no condensador equivalente:

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

Q = 80 μC

Os condensadores están conectados en serie de xeito que a carga eléctrica nos condensadores equivalentes = carga eléctrica nos condensadores C₁ = carga eléctrica no condensador C₂.

A carga eléctrica no condensador C₁ é 80 μC.

3. Dous condensadores, C₁ = 2 μF e C₂ = 4 μF, están conectados en serie. Os condensadores están cargados. A diferenza de potencial no condensador C₁ é de 2 voltios. A carga eléctrica no condensador C₂ é…

Coñecido:

CAPAcitor C₁ = 2 μF = 2 x 10^-6 F

CAPAcitor C₂ = 4 μF = 4 x 10^-6 F

A diferenza de potencial nos condensadores C₁ (V₁) = 2 voltios

Querido : Carga eléctrica no condensador C₂.

Solución:

Carga eléctrica no condensador C₁ :

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

Q₁ = 4 μC

Os condensadores conéctanse en serie para que a carga eléctrica se produza no condensador C₁ = carga eléctrica no condensador C₂.

A carga no condensador C₂ is 4 μC.

Le máis

1. Catro capacitores, C₁ = 2 μF, C₂ = 1 μF, C₃ = 3 μF, C₄ = 4 μF, están conectados en paralelo. Determine a capacitancia dun só condensador que terá o mesmo efecto que a combinación.

Coñecido:

Capacitor C₁ = 2 μF

Capacitor C₂ = 1 μF

Capacitor C₃ = 3 μF

Capacitor C₃ = 4 μF

Buscase: A capacitancia equivalente

Solución:

Capacitancia equivalente:

C = C₁ +C₂ +C₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF=9 μF

A capacitancia equivalente de toda a combinación é 9 μF.

2. Determine o cobrar en condensador C₂ O diferenza de potencial entre o punto A e o B está 9 voltios…

Coñecido:

CAPAcitor C₁ = 20 μF = 20 x 10^-6 F

CAPAcitor C₂ = 30 μF = 30 x 10^-6 F

Diferenza de potencial entre puntos A B (V)_AB) = 9 voltios

Querido : a carga no condensador C₂ (Q₂)

Solución:

Diferenza de potencial:

Os condensadores están conectados en paralelo de xeito que a diferenza de potencial entre A e B (V_AB) = a diferenza de potencial no condensador C₁ (V₁) = a diferenza de potencial no condensador C₂ (V₂) = 9 voltios.

Carga eléctrica no condensador C₂ :

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

Q₂ = 270 μC

A carga eléctrica no condensador C₂ is 270 μC.

3. Tres condensadores, C₁ = 4 μF, C₂ = 2 μF, C₃ = 3 μF, están conectados en paralelo. Os condensadores están cargados. A diferenza de potencial nos condensadores C₂ é de 4 voltios. Determinar

(a) Carga eléctrica no condensador C₁, C₂ e C₃

(b) Carga eléctrica no condensador equivalente de toda a combinación

Coñecido:

CAPAcitor 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

Diferenza de potencial no condensador C₂ (V₂) = 4 voltios

Querido : Carga eléctrica no condensador C₃ (Q₃)

Solución:

(A) Carga eléctrica no condensador C₃

A diferenza de potencial nos condensadores C₃ :

Os condensadores conéctanse en paralelo de xeito que a diferenza de potencial no condensador C₃ (V₃) = a diferenza de potencial no condensador C₂ (V₂) = a diferenza de potencial no condensador C₁ (V₁) = a diferenza de potencial nun condensador equivalente (V) = 4 voltios

Carga eléctrica no condensador C₁ :

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

Q₁ = 16 μC

Carga eléctrica no condensador C₂ :

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

Q₂ = 8 μC

Carga eléctrica no condensador C₃ :

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

Q₃ = 12 μC

(B) Carga eléctrica nun condensador equivalente

Q = Q₁ +Q₂ +Q₃

Q = 16 μC + 8 μC + 12 μC = 36 μC

Solución alternativa:

Capacitancia equivalente:

C = C₁ +C₂ +C₃

C = 4 μF+2 μF+3 μF=9 μF

C = 9 x 10^-6 F

Diferenza de potencial no condensador equivalente:

V₁ =V₂ =V₃ = V = 4 voltios

Carga eléctrica do condensador equivalente:

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

Q = 36 μC

Le máis