Fisica

Problema n° 1) Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58 °C, ¿qué volumen final ocupará el gas?.
Desarrollo
Datos:
V1 = 1 l
P1 = P2 = P = constante
t1 = 18 °C
t2 = 58 °C
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Si P = constante
V1/T1 = V2/T2
Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.
t1 = 18 °C
T1 = 18 °C + 273,15 °C
T1 = 291,15 K
t2 = 58 °CT2 = 58 °C + 273,15 °C
T2 = 331,15 K
Despejamos V2:
V2 = V1.T2/T1
V2 = 1 l.331,15 K/291,15 K
V2 = 1,14 l

Problema n° 2) Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 18 atmósferas, si se mantiene constante el volumen, qué aumento sufrió el gas al ser calentado a 52 °C?.
Desarrollo
Datos:
t1 = 32 °C
t2 = 52 °C
P1 = 18 atmósferas
V1 = V2 = V = constante
Ecuación:
P1.V1/T1 =P2.V2/T2
Si V = constante:
P1/T1 = P2/T2
Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.
t1 = 32 °C
T1 = 32 °C + 273,15 °C
T1 = 305,15 K
t2 = 52 °C
T2 = 52 °C + 273,15 °C
T2 = 325,15 K
Despejamos P2:
P2 = P1.T2/T1
P2 = 18 atmósferas.325,15 K/305,15 K
P2 = 19,18 atmósferas

Problema n° 9) Un recipiente está lleno de aire a presión normal y a 0 °C. Posee una válvula de seguridad que pesa100 N y su sección es de 8 cm ². Si la presión se mantiene normal, se desea saber qué temperatura deberá alcanzar el recipiente para que la válvula se abra, despreciando la dilatación del recipiente.
Desarrollo
Datos:
P1 = 1 atmósfera
P1 = 101325 Pa
F = 100 N
S = 8 cm ²
S = 0,0008 m ²
t1 = 0 °C
T1 = 0 °C + 273,15 °C
T1 = 273,15 K
Primero calculamos la presión a la que abrirá la válvulaPv = F/S
Pv = 100 N/0,0008 m ²
Pv = 125000 Pa
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Se supone volumen constante.
Si V = constante:
P1/T1 = P2/T2
T2 = P2.T1/P1
P2 = 125000.273,15 K/101325
T2 = 336,97 K
t2 = 336,97 K - 273,15 K
t2 = 63,82 °C

Problema n° 1) Se almacena 1 m ³ de oxígeno en un cilindro de hierro a 6,5 atmósferas. ¿Cuál será el nuevo volumen si estaba inicialmente a 1 atmósfera?Desarrollo
Datos:
P1 = 1 atmósfera
V1 = 1 m ³
V1 = 1000 l
P2 = 6,5 atmósferas
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Para el caso:
P1.V1 = P2.V2
V2 = P1.V1/P2
V2 = 1 atmósferas.1000 l/6,5 atmósferas
V2 = 153,8 l

Problema n° 3) En un rifle de aire comprimido se encierran 200 cm ³ de aire a presión normal que pasan a ocupar 22 cm ³. ¿Cuál es la nueva presión del aire?, si el proyectil salecon una fuerza de 120 kgf, ¿cuál será la sección del proyectil?.
Desarrollo
Datos:
V1 = 200 cm ³
V1 = 0,2 l
P1 = 1 atmósfera
V2 = 22 cm ³
V1 = 0, 22 l
F = 1200 N
Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Para el caso:
P1.V1 = P2.V2
P2 = P1.V1/P2
P2 = 1 atmósfera.0,2 l/0,022 l
P2 = 9,091 atmósferas
Para la segunda pregunta:
P = F/S
S = F/P
P2 = 9,091 atmósferas.101325 Pa/1atmósfera
P2 =921136,364 Pa
S = 1200 N/921136,364 Pa
S = 0,001303 m ²

Problema n° 4) Un tubo cilíndrico de 1,5 m de largo se sumerge verticalmente en mercurio hasta que el extremo cerrado queda a 25 cm de la superficie libre del mercurio. Determinar la longitud que ocupará, dentro del tubo, el aire, si la presión exterior es de 75 cm de Hg (δ = 13,56 g/cm ³).
Desarrollo
Datos:
l = 1,5 m
Δl = 25 cm = 0,25 mp = 75 cm Hg = 101325 Pa.75 cm Hg/76 cm Hg = 99991,7763 Pa
δ = 13,56 g/cm ³ = (13,56 g/cm ³).(1 kg/1000 g).(1000000 cm ³/m ³) = 13560 kg/m ³
Esquema:

Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Para el caso:
P1.V1 = P2.V2
Pero el volumen es:
P1.π.r ².h1 = P2.π.r ².h2
Como la sección es uniforme:
P1.h1 = P2.h2
h2 = P1.h1/P2 (1)
Siendo:
h1: 1,50 m
h2: la altura buscada.
P1: es la presióninicial, la atmosférica.
P2: es la presión final, presión que el aire ejerce sobre el mercurio.
Según el esquema y el enunciado la presión en la boca del tubo es:
P = P0 + δ.g.h
Donde:
P0: es la presión atmosférica (P1).
h: es la altura del mercurio (1,25 m).
Siendo g = 9,80665 m/s ²
P = 99991,7763 Pa + (13560 kg/m ³).(9,80665 m/s ²).1,25 m
P = 266214,494 Pa
Esta presión se encuentra...