¿A qué temperatura se duplicará el volumen de una muestra de gas a 27°C si la presión permanece constante?
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Respuesta:Imagine llenar un recipiente rígido conectado a un manómetro con gas y luego sellando el recipiente para que no escape el gas. Si el recipiente se enfría, el gas en el interior también se enfría y se observa que su presión disminuye. Dado que el contenedor es rígido y sellado, tanto el volumen como la cantidad de moles de gas permanecen constantes. Si calentamos la esfera, el gas en el interior se calienta más (Figura 9.2.2 ) y la presión aumenta.
This figure includes three similar diagrams. In the first diagram to the left, a rigid spherical container of a gas to which a pressure gauge is attached at the top is placed in a large beaker of water, indicated in light blue, atop a hot plate. The needle on the pressure gauge points to the far left on the gauge. The diagram is labeled “low P” above and “hot plate off” below. The second similar diagram also has the rigid spherical container of gas placed in a large beaker from which light blue wavy line segments extend from the top of the liquid in the beaker. The beaker is situated on top of a slightly reddened circular area. The needle on the pressure gauge points straight up, or to the middle on the gauge. The diagram is labeled “medium P” above and “hot plate on medium” below. The third diagram also has the rigid spherical container of gas placed in a large beaker in which bubbles appear near the liquid surface and several wavy light blue line segments extend from the surface out of the beaker. The beaker is situated on top of a bright red circular area. The needle on the pressure gauge points to the far right on the gauge. The diagram is labeled “high P” above and “hot plate on high” below.
Figura 9.2.2 : El efecto de la temperatura en la presión de un gas. Cuando la placa caliente está apagada, la presión del gas en la esfera es relativamente baja. A medida que se calienta el gas, aumenta la presión del gas en la esfera.
Esta relación entre la temperatura y la presión se observa para cualquier muestra de gas confinada a un volumen constante. En la Figura 9.2.3 se muestra un ejemplo de datos experimentales de presión-temperatura para una muestra de aire en estas condiciones. Encontramos que la temperatura y la presión están relacionadas linealmente, y si la temperatura está en la escala de Kelvin, entonces P y T son directamente proporcionales (nuevamente, cuando el volumen y los moles de gas se mantienen constantes); si la temperatura en la escala Kelvin aumenta en un cierto factor, la presión del gas aumenta en el mismo factor.
This figure includes a table and a graph. The table has 3 columns and 7 rows. The first row is a header, which labels the columns “Temperature, degrees C,” “Temperature, K,” and “Pressure, k P a.” The first column contains the values from top to bottom negative 150, negative 100, negative 50, 0, 50, and 100. The second column contains the values from top to bottom 173, 223, 273, 323, 373, and 423. The third column contains the values 36.0, 46.4, 56.7, 67.1, 77.5, and 88.0. A graph appears to the right of the table. The horizontal axis is labeled “Temperature ( K ).” with markings and labels provided for multiples of 100 beginning at 0 and ending at 500. The vertical axis is labeled “Pressure ( k P a )” with markings and labels provided for multiples of 10, beginning at 0 and ending at 100. Six data points from the table are plotted on the graph with black dots. These dots are connected with a solid black line. A dashed line extends from the data point furthest to the left to the origin. The graph shows a positive linear trend.
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