El Servicio Meteorológico Nacional informa una temperatura de 25 °C en Corrientes y un estudiante necesita usarla en la ecuación de los gases ideales.
¿Cuál es esa temperatura en la escala Kelvin (absoluta)?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)298 K
💡 Explicación
La escala Kelvin parte del cero absoluto (−273 °C), la temperatura a la cual la energía cinética de las partículas sería mínima. Para convertir se suma 273: 25 °C = 298 K. En las leyes de los gases siempre se usa la temperatura absoluta, porque los volúmenes y presiones son proporcionales a T en kelvin, no en grados Celsius.
B)−248 KIncorrecto. restaste 273 en lugar de sumarlo; además en la escala Kelvin no existen temperaturas negativas.
C)77 KIncorrecto. aplicaste la conversión a Fahrenheit (9/5·25 + 32 = 77) y pusiste la unidad K.
D)25 KIncorrecto. las escalas Celsius y Kelvin tienen el mismo tamaño de grado pero distinto cero, por eso hay que sumar 273.
💡 Explicación
La escala Kelvin parte del cero absoluto (−273 °C), la temperatura a la cual la energía cinética de las partículas sería mínima. Para convertir se suma 273: 25 °C = 298 K. En las leyes de los gases siempre se usa la temperatura absoluta, porque los volúmenes y presiones son proporcionales a T en kelvin, no en grados Celsius.
Pregunta 2
Pregunta 2 · D4Bloom: Remember
En una clase de química en Paraná se estudia qué ocurre con el aire encerrado en una jeringa tapada cuando se empuja el émbolo lentamente, sin cambiar la temperatura.
¿Qué enunciado corresponde a la ley de Boyle-Mariotte?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)A temperatura constante, la presión y el volumen de una masa de gas son inversamente proporcionales (P·V = constante)
💡 Explicación
La ley de Boyle-Mariotte se cumple para una masa fija de gas a temperatura constante: P₁·V₁ = P₂·V₂. Si el volumen se reduce a la mitad, la presión se duplica. Microscópicamente, en un volumen menor las mismas partículas golpean con más frecuencia cada metro cuadrado de pared.
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Respuesta correcta: D)A temperatura constante, la presión y el volumen de una masa de gas son inversamente proporcionales (P·V = constante)
A)A presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absolutaIncorrecto. esa es la ley de Charles, en la que se mantiene la presión y varía la temperatura.
B)A volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura absolutaIncorrecto. esa es la ley de Gay-Lussac, que describe un recipiente rígido que se calienta o enfría.
C)A temperatura constante, la presión y el volumen son directamente proporcionalesIncorrecto. invierte la relación: si fuera directa, al comprimir el gas su presión bajaría, lo que contradice la experiencia con la jeringa.
D)A temperatura constante, la presión y el volumen de una masa de gas son inversamente proporcionales (P·V = constante)Correcto. al reducir el volumen las partículas chocan más seguido contra las paredes y la presión aumenta en la misma proporción.
💡 Explicación
La ley de Boyle-Mariotte se cumple para una masa fija de gas a temperatura constante: P₁·V₁ = P₂·V₂. Si el volumen se reduce a la mitad, la presión se duplica. Microscópicamente, en un volumen menor las mismas partículas golpean con más frecuencia cada metro cuadrado de pared.
Pregunta 3
Pregunta 3 · D4Bloom: Understand
En una casa de Tandil, una pava con 1 L de agua a 80 °C y una pileta de natación con miles de litros a 25 °C están en el mismo patio.
¿Cuál afirmación sobre calor y temperatura es correcta?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)La temperatura indica la energía cinética media de las partículas; el calor es la energía que se transfiere por una diferencia de temperatura
💡 Explicación
La temperatura es una magnitud intensiva vinculada a la energía cinética media de las partículas; no depende de la cantidad de materia. El calor es energía que fluye espontáneamente del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. La pileta, por su enorme masa, tiene más energía interna total, pero su temperatura es menor.
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Respuesta correcta: B)La temperatura indica la energía cinética media de las partículas; el calor es la energía que se transfiere por una diferencia de temperatura
A)La pava tiene más calor que la pileta porque está a mayor temperaturaIncorrecto. un cuerpo no 'tiene' calor: tiene energía interna; el calor solo existe como energía en tránsito entre cuerpos.
B)La temperatura indica la energía cinética media de las partículas; el calor es la energía que se transfiere por una diferencia de temperaturaCorrecto. por eso el agua de la pava está más caliente aunque la pileta, con muchísima más masa, almacene más energía interna total.
C)Calor y temperatura son lo mismo medido en unidades diferentesIncorrecto. el calor se mide en joules y es energía transferida; la temperatura se mide en kelvin o °C y es una magnitud intensiva.
D)La pileta tiene mayor temperatura porque contiene más aguaIncorrecto. la temperatura no depende de la cantidad de sustancia; 25 °C es menor que 80 °C sin importar la masa.
💡 Explicación
La temperatura es una magnitud intensiva vinculada a la energía cinética media de las partículas; no depende de la cantidad de materia. El calor es energía que fluye espontáneamente del cuerpo de mayor temperatura al de menor temperatura. La pileta, por su enorme masa, tiene más energía interna total, pero su temperatura es menor.
Pregunta 4
Pregunta 4 · D4Bloom: Understand
En verano, en Santiago del Estero, un aerosol cerrado queda dentro de un auto estacionado al sol y su temperatura sube mucho.
¿Por qué aumenta la presión del gas dentro de la lata?
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Respuesta correcta: B)Porque a volumen constante la presión del gas es proporcional a su temperatura absoluta (ley de Gay-Lussac)
💡 Explicación
La ley de Gay-Lussac establece que, para una masa de gas a volumen constante, P/T = constante (con T en kelvin). En el auto al sol la temperatura de la lata puede superar los 60 °C, y la presión crece proporcionalmente. Por eso los aerosoles advierten no exponerlos a más de 50 °C: la lata podría reventar.
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Respuesta correcta: B)Porque a volumen constante la presión del gas es proporcional a su temperatura absoluta (ley de Gay-Lussac)
A)Porque el volumen de la lata disminuye con el calorIncorrecto. la lata metálica prácticamente no cambia su volumen; si se dilata, lo hace muy poco y en el sentido de aumentarlo.
B)Porque a volumen constante la presión del gas es proporcional a su temperatura absoluta (ley de Gay-Lussac)Correcto. al calentarse, las partículas se mueven más rápido y golpean la pared rígida con más fuerza y frecuencia.
C)Porque entra aire caliente desde afuera a la lataIncorrecto. la lata está cerrada; la cantidad de gas (número de moles) dentro de ella no cambia.
D)Porque al calentarse el gas aumenta el número de moléculasIncorrecto. calentar no crea partículas; aumenta su energía cinética media, no su cantidad.
💡 Explicación
La ley de Gay-Lussac establece que, para una masa de gas a volumen constante, P/T = constante (con T en kelvin). En el auto al sol la temperatura de la lata puede superar los 60 °C, y la presión crece proporcionalmente. Por eso los aerosoles advierten no exponerlos a más de 50 °C: la lata podría reventar.
Pregunta 5
Pregunta 5 · D6Bloom: Apply
En el laboratorio de una escuela de Rosario se encierran 60 mL de aire a 1 atm en una jeringa tapada y se empuja el émbolo hasta 20 mL, sin que cambie la temperatura.
¿Cuál es la nueva presión del aire?
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Respuesta correcta: D)3 atm
💡 Explicación
A temperatura constante se aplica Boyle: P₁·V₁ = P₂·V₂. Entonces 1 atm·60 mL = P₂·20 mL y P₂ = 3 atm. El volumen se redujo a un tercio, por lo que la presión se triplicó. Las unidades de volumen se cancelan, así que no hace falta pasar a litros.
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Respuesta correcta: D)3 atm
A)1/3 atmIncorrecto. dividiste V₂ por V₁; al reducir el volumen la presión aumenta, no disminuye.
B)1 atmIncorrecto. supone que la presión no cambia, pero a temperatura constante P·V debe mantenerse: con V tres veces menor, P es tres veces mayor.
C)40 atmIncorrecto. restaste los volúmenes (60 − 20); la ley de Boyle relaciona productos, no diferencias.
D)3 atmCorrecto. P₂ = P₁·V₁/V₂ = 1·60/20 = 3 atm.
💡 Explicación
A temperatura constante se aplica Boyle: P₁·V₁ = P₂·V₂. Entonces 1 atm·60 mL = P₂·20 mL y P₂ = 3 atm. El volumen se redujo a un tercio, por lo que la presión se triplicó. Las unidades de volumen se cancelan, así que no hace falta pasar a litros.
Pregunta 6
Pregunta 6 · D6Bloom: Apply
Un globo de cumpleaños en una fiesta en Posadas contiene 2,0 L de aire a 27 °C y se lo acerca a una fuente de calor hasta 87 °C, a presión constante.
¿Qué volumen alcanza el globo?
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Respuesta correcta: D)2,4 L
💡 Explicación
Ley de Charles: a presión constante, V₁/T₁ = V₂/T₂ con temperaturas absolutas. T₁ = 27 + 273 = 300 K y T₂ = 87 + 273 = 360 K. V₂ = 2,0 L·360/300 = 2,4 L. Si se usaran grados Celsius, el resultado sería absurdo: casi triplicar el volumen con un calentamiento moderado.
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Respuesta correcta: D)2,4 L
A)Aproximadamente 6,4 LIncorrecto. usaste las temperaturas en °C (2,0·87/27); las leyes de los gases exigen temperatura absoluta.
B)Aproximadamente 1,7 LIncorrecto. invertiste el cociente (2,0·300/360); al calentar a presión constante el gas se expande.
C)2,0 LIncorrecto. supone que el volumen no cambia, pero a presión constante el volumen crece con la temperatura absoluta.
D)2,4 LCorrecto. con T en kelvin: V₂ = 2,0·360/300 = 2,4 L.
💡 Explicación
Ley de Charles: a presión constante, V₁/T₁ = V₂/T₂ con temperaturas absolutas. T₁ = 27 + 273 = 300 K y T₂ = 87 + 273 = 360 K. V₂ = 2,0 L·360/300 = 2,4 L. Si se usaran grados Celsius, el resultado sería absurdo: casi triplicar el volumen con un calentamiento moderado.
Pregunta 7
Pregunta 7 · D6Bloom: Apply
Un automovilista calibra los neumáticos en Ushuaia a 200 kPa con el aire a 7 °C y luego viaja al norte, donde el aire del neumático alcanza 35 °C. Suponé volumen constante.
¿Qué presión tendrá el neumático?
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Respuesta correcta: B)220 kPa
💡 Explicación
Ley de Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂ a volumen constante. T₁ = 280 K y T₂ = 308 K. P₂ = 200 kPa·308/280 = 220 kPa. Por eso conviene controlar la presión de los neumáticos en frío, antes de viajar.
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Respuesta correcta: B)220 kPa
A)1000 kPaIncorrecto. usaste grados Celsius (200·35/7); con esa cuenta la presión se quintuplicaría, lo cual es absurdo.
B)220 kPaCorrecto. P₂ = 200·308/280 = 220 kPa, usando 7 °C = 280 K y 35 °C = 308 K.
C)Aproximadamente 182 kPaIncorrecto. invertiste el cociente de temperaturas; al calentarse a volumen constante la presión sube.
D)228 kPaIncorrecto. sumaste la diferencia de temperaturas (28) a la presión; la relación es proporcional, no aditiva.
💡 Explicación
Ley de Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂ a volumen constante. T₁ = 280 K y T₂ = 308 K. P₂ = 200 kPa·308/280 = 220 kPa. Por eso conviene controlar la presión de los neumáticos en frío, antes de viajar.
Pregunta 8
Pregunta 8 · D6Bloom: Apply
En el laboratorio de química de la Universidad Nacional del Litoral se tienen 2 mol de nitrógeno en un recipiente de 10 L a 300 K.
¿Qué presión ejerce el gas? (R = 0,082 atm·L/(mol·K))
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)4,92 atm
💡 Explicación
La ecuación de estado de los gases ideales es P·V = n·R·T. Despejando, P = n·R·T/V = 2 mol·0,082 atm·L/(mol·K)·300 K / 10 L = 4,92 atm. Es clave que las unidades de R coincidan con las de P y V: con R = 0,082 se usan atm y litros.
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Respuesta correcta: A)4,92 atm
A)4,92 atmCorrecto. P = n·R·T/V = 2·0,082·300/10 = 4,92 atm.
B)0,443 atmIncorrecto. usaste T = 27 (en °C) en lugar de 300 K en la ecuación de estado.
C)498,8 atmIncorrecto. usaste R = 8,314 J/(mol·K) con volumen en litros; esa constante requiere m³ y da pascales, no atm.
D)49,2 atmIncorrecto. olvidaste dividir por el volumen: n·R·T = 2·0,082·300 = 49,2 atm·L, y falta dividir por 10 L.
💡 Explicación
La ecuación de estado de los gases ideales es P·V = n·R·T. Despejando, P = n·R·T/V = 2 mol·0,082 atm·L/(mol·K)·300 K / 10 L = 4,92 atm. Es clave que las unidades de R coincidan con las de P y V: con R = 0,082 se usan atm y litros.
Pregunta 9
Pregunta 9 · D6Bloom: Apply
Para cebar mate en Corrientes se calienta en la pava eléctrica 1 kg de agua desde 20 °C hasta 80 °C, sin dejarla hervir.
¿Cuánta energía absorbe el agua? (calor específico del agua c = 4186 J/(kg·°C))
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)251 160 J
💡 Explicación
El calor sensible necesario para cambiar la temperatura sin cambio de estado es Q = m·c·ΔT. Con m = 1 kg, c = 4186 J/(kg·°C) y ΔT = 60 °C, Q = 251 160 J. El alto calor específico del agua explica por qué tarda en calentarse y por qué el termo conserva el agua caliente durante horas.
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Respuesta correcta: C)251 160 J
A)334 880 JIncorrecto. usaste ΔT = 80 °C, es decir, la temperatura final en lugar de la variación de temperatura.
B)Aproximadamente 69,8 JIncorrecto. dividiste c por ΔT (4186/60) en lugar de multiplicar.
D)4186 JIncorrecto. es la energía para subir 1 °C a 1 kg de agua; faltó multiplicar por la variación de 60 °C.
💡 Explicación
El calor sensible necesario para cambiar la temperatura sin cambio de estado es Q = m·c·ΔT. Con m = 1 kg, c = 4186 J/(kg·°C) y ΔT = 60 °C, Q = 251 160 J. El alto calor específico del agua explica por qué tarda en calentarse y por qué el termo conserva el agua caliente durante horas.
Pregunta 10
Pregunta 10 · D6Bloom: Apply
El gas dentro del cilindro de un motor de prueba en una escuela técnica de Rafaela recibe 500 J de calor y, al expandirse, realiza 200 J de trabajo sobre el pistón.
Según el primer principio de la termodinámica, ¿cuánto varía la energía interna del gas?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)Aumenta 300 J
💡 Explicación
El primer principio expresa la conservación de la energía: ΔU = Q − W, donde Q es el calor que recibe el sistema y W el trabajo que realiza. Con Q = +500 J y W = +200 J, ΔU = +300 J. Esa energía interna extra se manifiesta como un aumento de temperatura del gas.
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Respuesta correcta: C)Aumenta 300 J
A)Aumenta 700 JIncorrecto. sumaste el trabajo (500 + 200); el trabajo que realiza el gas es energía que sale, por eso se resta.
B)Disminuye 300 JIncorrecto. invertiste el signo: el gas recibe más energía como calor (500 J) de la que entrega como trabajo (200 J).
C)Aumenta 300 JCorrecto. ΔU = Q − W = 500 − 200 = 300 J: el gas guarda la parte del calor que no entregó como trabajo.
D)No varía, porque el calor y el trabajo se compensanIncorrecto. solo se compensarían si Q = W; aquí el calor recibido supera al trabajo realizado.
💡 Explicación
El primer principio expresa la conservación de la energía: ΔU = Q − W, donde Q es el calor que recibe el sistema y W el trabajo que realiza. Con Q = +500 J y W = +200 J, ΔU = +300 J. Esa energía interna extra se manifiesta como un aumento de temperatura del gas.
Pregunta 11
Pregunta 11 · D8Bloom: Analyze
Un buzo táctico de la Prefectura Naval en Puerto Madryn revisa un cilindro de 24,6 L que contiene aire a 1 atm y 300 K.
¿Cuántos moles de aire hay en el cilindro? (R = 0,082 atm·L/(mol·K))
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)1,0 mol
💡 Explicación
De P·V = n·R·T se despeja n = P·V/(R·T). A 300 K y 1 atm, R·T = 0,082·300 = 24,6 L/mol: es el volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en esas condiciones. Como el cilindro tiene justamente 24,6 L, contiene 1,0 mol de aire, independientemente de su composición.
B)Aproximadamente 11,1 molIncorrecto. usaste T = 27 °C en lugar de 300 K; con la temperatura en °C el número de moles sale inflado.
C)Aproximadamente 605 molIncorrecto. multiplicaste P·V·R·T; en la ecuación de estado R y T van en el denominador al despejar n.
D)24,6 molIncorrecto. igualaste los moles al volumen en litros, sin dividir por R·T.
💡 Explicación
De P·V = n·R·T se despeja n = P·V/(R·T). A 300 K y 1 atm, R·T = 0,082·300 = 24,6 L/mol: es el volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal en esas condiciones. Como el cilindro tiene justamente 24,6 L, contiene 1,0 mol de aire, independientemente de su composición.
Pregunta 12
Pregunta 12 · D8Bloom: Analyze
Desde el Observatorio de Córdoba se suelta un globo sonda que contiene 10 L de helio a 1 atm y 27 °C; a cierta altura la presión exterior es 0,5 atm y la temperatura −33 °C.
¿Qué volumen tiene el helio a esa altura? Suponé que el globo se estira libremente.
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)16 L
💡 Explicación
Para una masa fija de gas que cambia P, V y T se usa la ley combinada: P₁·V₁/T₁ = P₂·V₂/T₂. Con T₁ = 300 K y T₂ = 240 K: V₂ = 10·(1/0,5)·(240/300) = 10·2·0,8 = 16 L. La disminución de presión duplicaría el volumen, pero el enfriamiento lo reduce en un 20 %.
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Respuesta correcta: C)16 L
A)20 LIncorrecto. solo consideraste la baja de presión (Boyle) y olvidaste que el enfriamiento a 240 K contrae el gas.
B)6,25 LIncorrecto. invertiste los cocientes de presión y temperatura: al bajar la presión el gas se expande, no se comprime.
C)16 LCorrecto. V₂ = V₁·(P₁/P₂)·(T₂/T₁) = 10·(1/0,5)·(240/300) = 16 L.
D)8 LIncorrecto. solo consideraste el enfriamiento (10·240/300 = 8 L) y olvidaste que la presión exterior baja a la mitad, lo que expande el gas.
💡 Explicación
Para una masa fija de gas que cambia P, V y T se usa la ley combinada: P₁·V₁/T₁ = P₂·V₂/T₂. Con T₁ = 300 K y T₂ = 240 K: V₂ = 10·(1/0,5)·(240/300) = 10·2·0,8 = 16 L. La disminución de presión duplicaría el volumen, pero el enfriamiento lo reduce en un 20 %.
Pregunta 13
Pregunta 13 · D8Bloom: Analyze
En la cocina de una escuela de Jujuy se mezclan en un termo 200 g de agua a 80 °C con 300 g de agua a 20 °C; se desprecian las pérdidas al ambiente.
¿Cuál es la temperatura final de equilibrio?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)44 °C
💡 Explicación
En un sistema aislado, el calor que cede el agua caliente es igual al que absorbe la fría: m₁·c·(T₁ − T) = m₂·c·(T − T₂). El calor específico se simplifica por ser la misma sustancia. 200·(80 − T) = 300·(T − 20) ⇒ 16 000 + 6000 = 500·T ⇒ T = 44 °C, más cerca de 20 °C porque hay más agua fría.
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Respuesta correcta: D)44 °C
A)50 °CIncorrecto. es el promedio simple (80 + 20)/2, que solo vale si las dos masas fueran iguales.
B)56 °CIncorrecto. ponderaste al revés, dando a la masa de 300 g la temperatura de 80 °C.
C)100 °CIncorrecto. sumaste las temperaturas; la temperatura de equilibrio está siempre entre las dos iniciales.
D)44 °CCorrecto. el calor cedido iguala al absorbido: 200·(80 − T) = 300·(T − 20), de donde T = 22 000/500 = 44 °C.
💡 Explicación
En un sistema aislado, el calor que cede el agua caliente es igual al que absorbe la fría: m₁·c·(T₁ − T) = m₂·c·(T − T₂). El calor específico se simplifica por ser la misma sustancia. 200·(80 − T) = 300·(T − 20) ⇒ 16 000 + 6000 = 500·T ⇒ T = 44 °C, más cerca de 20 °C porque hay más agua fría.
Pregunta 14
Pregunta 14 · D8Bloom: Analyze
Un ciclista de Mar del Plata infla rápidamente una cámara con un inflador manual y nota que el cuerpo del inflador se calienta. Suponé que la compresión es tan rápida que casi no hay intercambio de calor (Q ≈ 0) y que el ciclista realiza 400 J de trabajo sobre el aire.
¿Qué ocurre con la energía interna y la temperatura del aire comprimido?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)La energía interna aumenta 400 J y la temperatura del aire sube
💡 Explicación
En un proceso adiabático Q = 0, por lo que ΔU = −W. Cuando el ciclista comprime el aire, el gas recibe trabajo (W = −400 J según la convención del gas que realiza trabajo) y su energía interna aumenta 400 J. Como la energía interna de un gas ideal depende de la temperatura, el aire se calienta y transmite parte de ese calor al cuerpo del inflador.
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Respuesta correcta: A)La energía interna aumenta 400 J y la temperatura del aire sube
A)La energía interna aumenta 400 J y la temperatura del aire subeCorrecto. con Q = 0, ΔU = Q − W = 0 − (−400 J) = +400 J: el trabajo hecho sobre el gas se convierte en energía interna.
B)La energía interna disminuye 400 J porque el gas pierde volumenIncorrecto. el signo está invertido: el trabajo se hace sobre el gas (W negativo), lo que suma energía interna.
C)La energía interna no cambia porque no entra calorIncorrecto. que no haya calor no impide el cambio de energía interna: el trabajo también transfiere energía.
D)La temperatura baja porque el aire se comprimeIncorrecto. la compresión rápida calienta el gas; el enfriamiento ocurre en la expansión adiabática, como al liberar un aerosol.
💡 Explicación
En un proceso adiabático Q = 0, por lo que ΔU = −W. Cuando el ciclista comprime el aire, el gas recibe trabajo (W = −400 J según la convención del gas que realiza trabajo) y su energía interna aumenta 400 J. Como la energía interna de un gas ideal depende de la temperatura, el aire se calienta y transmite parte de ese calor al cuerpo del inflador.
Pregunta 15
Pregunta 15 · D8Bloom: Analyze
En una playa de Pinamar, al mediodía, la arena quema los pies mientras el agua del mar sigue fresca; ambas reciben aproximadamente la misma energía solar por kilogramo. Calor específico: arena ≈ 830 J/(kg·°C), agua ≈ 4186 J/(kg·°C).
¿Cuál es la mejor explicación con estos datos?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)La arena necesita unas 5 veces menos energía por kilogramo para subir 1 °C, así que con la misma energía su temperatura aumenta unas 5 veces más
💡 Explicación
El calor específico indica cuánta energía hace falta para elevar 1 °C la temperatura de 1 kg de sustancia. Con Q = m·c·ΔT, si Q y m son iguales, ΔT_arena/ΔT_agua = c_agua/c_arena ≈ 4186/830 ≈ 5. Por eso la arena se calienta (y se enfría de noche) mucho más rápido que el mar, y las zonas costeras tienen climas más moderados.
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Respuesta correcta: B)La arena necesita unas 5 veces menos energía por kilogramo para subir 1 °C, así que con la misma energía su temperatura aumenta unas 5 veces más
A)La arena absorbe más calor porque es de color más oscuro que el aguaIncorrecto. la consigna supone igual energía recibida por kilogramo; la diferencia de temperatura proviene del calor específico.
B)La arena necesita unas 5 veces menos energía por kilogramo para subir 1 °C, así que con la misma energía su temperatura aumenta unas 5 veces másCorrecto. de ΔT = Q/(m·c), con Q y m iguales, ΔT es inversamente proporcional a c: 4186/830 ≈ 5.
C)El agua tiene mayor calor específico, por eso se calienta más rápidoIncorrecto. un calor específico mayor significa que hace falta más energía para subir la temperatura, así que el agua se calienta más lento.
D)La arena es mejor conductora del calor que el aguaIncorrecto. la conductividad influye en cómo se distribuye la energía, pero la comparación pedida se explica con los calores específicos dados.
💡 Explicación
El calor específico indica cuánta energía hace falta para elevar 1 °C la temperatura de 1 kg de sustancia. Con Q = m·c·ΔT, si Q y m son iguales, ΔT_arena/ΔT_agua = c_agua/c_arena ≈ 4186/830 ≈ 5. Por eso la arena se calienta (y se enfría de noche) mucho más rápido que el mar, y las zonas costeras tienen climas más moderados.
Pregunta 16
Pregunta 16 · D8Bloom: Analyze
En un ensayo de una cervecería artesanal de Bariloche, el CO₂ de un cilindro con pistón se expande a presión constante de 100 kPa desde 2 L hasta 5 L.
¿Cuánto trabajo realiza el gas sobre el pistón?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: A)300 J
💡 Explicación
En un proceso isobárico, el trabajo realizado por el gas es W = P·ΔV. Hay que trabajar en unidades SI: ΔV = 3 L = 0,003 m³ y P = 100 000 Pa. W = 300 J. En un diagrama P-V este trabajo es el área del rectángulo bajo la recta horizontal de 100 kPa entre 2 L y 5 L.
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Respuesta correcta: A)300 J
A)300 JCorrecto. W = P·ΔV = 100 000 Pa·(0,005 − 0,002) m³ = 100 000·0,003 = 300 J.
B)300 000 JIncorrecto. usaste ΔV = 3 L sin pasar a m³; 1 L = 0,001 m³, y por eso el resultado sale mil veces mayor.
C)500 JIncorrecto. multiplicaste la presión por el volumen final (5 L) en lugar de usar la variación de volumen.
D)−300 JIncorrecto. en una expansión el gas empuja el pistón y realiza trabajo positivo; el signo negativo corresponde a una compresión.
💡 Explicación
En un proceso isobárico, el trabajo realizado por el gas es W = P·ΔV. Hay que trabajar en unidades SI: ΔV = 3 L = 0,003 m³ y P = 100 000 Pa. W = 300 J. En un diagrama P-V este trabajo es el área del rectángulo bajo la recta horizontal de 100 kPa entre 2 L y 5 L.
Pregunta 17
Pregunta 17 · D10Bloom: Evaluate
En una feria de ciencias de Tucumán, un alumno afirma: 'Si calentamos un gas a presión constante de 20 °C a 40 °C, duplicamos su temperatura y, por la ley de Charles, su volumen se duplica'.
¿Cómo se evalúa correctamente esa afirmación?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)Es incorrecta: en kelvin la temperatura pasa de 293 K a 313 K, y el volumen aumenta solo alrededor de 6,8 %
💡 Explicación
La escala Celsius tiene un cero arbitrario (la fusión del hielo), por eso no sirve para razonar proporciones. En kelvin: 20 °C = 293 K y 40 °C = 313 K. V₂/V₁ = 313/293 ≈ 1,068, un aumento de 6,8 %. Para duplicar el volumen habría que llevar el gas a 586 K, es decir, unos 313 °C.
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Respuesta correcta: C)Es incorrecta: en kelvin la temperatura pasa de 293 K a 313 K, y el volumen aumenta solo alrededor de 6,8 %
A)Es correcta, porque el volumen es proporcional a la temperaturaIncorrecto. la proporcionalidad es con la temperatura absoluta; en °C duplicar el número no duplica la energía de las partículas.
B)Es incorrecta: el volumen se reduce a la mitadIncorrecto. a presión constante calentar expande el gas; un volumen menor contradice la ley de Charles.
C)Es incorrecta: en kelvin la temperatura pasa de 293 K a 313 K, y el volumen aumenta solo alrededor de 6,8 %Correcto. la ley de Charles es proporcional a la temperatura absoluta: V₂/V₁ = 313/293 ≈ 1,068.
D)Es incorrecta: a presión constante el volumen no depende de la temperaturaIncorrecto. precisamente la ley de Charles describe cómo cambia el volumen con la temperatura a presión constante.
💡 Explicación
La escala Celsius tiene un cero arbitrario (la fusión del hielo), por eso no sirve para razonar proporciones. En kelvin: 20 °C = 293 K y 40 °C = 313 K. V₂/V₁ = 313/293 ≈ 1,068, un aumento de 6,8 %. Para duplicar el volumen habría que llevar el gas a 586 K, es decir, unos 313 °C.
Pregunta 18
Pregunta 18 · D10Bloom: Evaluate
En el laboratorio de una escuela de Santa Rosa (La Pampa) se midieron, a temperatura constante, los pares presión-volumen de una muestra de aire: 100 kPa y 6,0 L; 150 kPa y 4,0 L; 200 kPa y 3,0 L; 300 kPa y 2,0 L.
¿Qué conclusión está mejor fundamentada por los datos?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: C)El producto P·V es constante (600 kPa·L), lo que confirma que P y V son inversamente proporcionales a temperatura constante
💡 Explicación
Para identificar una ley a partir de datos se busca qué combinación de variables permanece constante. Aquí P·V = 600 kPa·L en todos los casos, lo que corresponde a una hipérbola P = 600/V: proporcionalidad inversa, ley de Boyle. Comprobar el cociente o la pendiente permite descartar las relaciones directa y lineal.
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Respuesta correcta: C)El producto P·V es constante (600 kPa·L), lo que confirma que P y V son inversamente proporcionales a temperatura constante
A)La presión y el volumen son directamente proporcionalesIncorrecto. si fueran directamente proporcionales, al aumentar P también aumentaría V; los datos muestran lo contrario.
B)El cociente P/V es constanteIncorrecto. P/V vale 16,7; 37,5; 66,7 y 150 kPa/L, que no es constante; lo que se mantiene es el producto.
C)El producto P·V es constante (600 kPa·L), lo que confirma que P y V son inversamente proporcionales a temperatura constanteCorrecto. en los cuatro ensayos 100·6,0 = 150·4,0 = 200·3,0 = 300·2,0 = 600 kPa·L, como predice la ley de Boyle.
D)La relación es lineal decreciente: el volumen baja 1 L por cada 50 kPaIncorrecto. entre 200 y 300 kPa el volumen baja solo 1 L con 100 kPa de aumento; la relación es hiperbólica, no lineal.
💡 Explicación
Para identificar una ley a partir de datos se busca qué combinación de variables permanece constante. Aquí P·V = 600 kPa·L en todos los casos, lo que corresponde a una hipérbola P = 600/V: proporcionalidad inversa, ley de Boyle. Comprobar el cociente o la pendiente permite descartar las relaciones directa y lineal.
Pregunta 19
Pregunta 19 · D10Bloom: Evaluate
Ingenieros de YPF en Vaca Muerta discuten cuándo es razonable usar la ecuación P·V = n·R·T para el gas natural que transportan por gasoductos a distintas presiones y temperaturas.
¿En qué condiciones el modelo de gas ideal describe mejor el comportamiento de un gas real?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: B)A baja presión y alta temperatura, cuando las moléculas están muy separadas y sus interacciones son despreciables
💡 Explicación
El modelo de gas ideal supone que las partículas no ocupan volumen y no se atraen. Esto funciona cuando la distancia entre moléculas es grande frente a su tamaño (baja presión) y su energía cinética supera a las atracciones (alta temperatura). En los gasoductos a alta presión, los ingenieros corrigen el modelo con un factor de compresibilidad.
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Respuesta correcta: B)A baja presión y alta temperatura, cuando las moléculas están muy separadas y sus interacciones son despreciables
A)A alta presión y baja temperatura, cuando las moléculas están muy juntasIncorrecto. en esas condiciones el volumen propio de las moléculas y sus atracciones se vuelven importantes, y el gas puede incluso licuarse.
B)A baja presión y alta temperatura, cuando las moléculas están muy separadas y sus interacciones son despreciablesCorrecto. el modelo supone partículas puntuales sin atracciones; eso se aproxima mejor cuando el gas está diluido y sus moléculas se mueven rápido.
C)Solo a 0 °C y 1 atm, porque la ecuación fue definida para esas condicionesIncorrecto. las condiciones normales son una referencia para tablas, pero el modelo se aplica en un rango amplio de presiones bajas.
D)En cualquier condición, porque todos los gases son idealesIncorrecto. los gases reales se desvían del modelo, sobre todo cerca de la licuefacción; el gas ideal es una aproximación.
💡 Explicación
El modelo de gas ideal supone que las partículas no ocupan volumen y no se atraen. Esto funciona cuando la distancia entre moléculas es grande frente a su tamaño (baja presión) y su energía cinética supera a las atracciones (alta temperatura). En los gasoductos a alta presión, los ingenieros corrigen el modelo con un factor de compresibilidad.
Pregunta 20
Pregunta 20 · D10Bloom: Evaluate
Una lata de desodorante en aerosol tiene gas a 8 atm a 27 °C y, según el fabricante, revienta a 12 atm. Una familia de Catamarca discute si es peligroso dejarla cerca de la parrilla.
Suponiendo volumen constante, ¿a partir de qué temperatura la lata alcanzaría la presión de rotura?
Elige una opción para comprobar tu respuesta.
Respuesta correcta: D)177 °C
💡 Explicación
Con volumen constante se aplica Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂. T₁ = 27 + 273 = 300 K. T₂ = 300 K·12/8 = 450 K = 177 °C. Cerca de las brasas de una parrilla la lata puede superar esa temperatura, así que la advertencia del fabricante está justificada. Errores de escala (usar °C) llevan a conclusiones de seguridad equivocadas.
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Respuesta correcta: D)177 °C
A)40,5 °CIncorrecto. usaste 27 °C sin pasar a kelvin (27·12/8); con esa cuenta cualquier día de verano reventaría la lata.
B)450 °CIncorrecto. calculaste bien 450, pero son kelvin; faltó restar 273 para expresarlo en grados Celsius.
C)200 KIncorrecto. invertiste el cociente de presiones (300·8/12); para aumentar la presión hay que calentar, no enfriar.
D)177 °CCorrecto. T₂ = T₁·P₂/P₁ = 300·12/8 = 450 K, que equivale a 450 − 273 = 177 °C.
💡 Explicación
Con volumen constante se aplica Gay-Lussac: P₁/T₁ = P₂/T₂. T₁ = 27 + 273 = 300 K. T₂ = 300 K·12/8 = 450 K = 177 °C. Cerca de las brasas de una parrilla la lata puede superar esa temperatura, así que la advertencia del fabricante está justificada. Errores de escala (usar °C) llevan a conclusiones de seguridad equivocadas.
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