Define los términos: presión, volumen y temperatura.

P = F/A; V = espacio ocupado; T = energía cinética media

Libro de Química 3 BGU

Ministerio de Educación del Ecuador

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Tema 3: Los gases — Saberes previos (página de apertura)

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Respuesta rápida

Ej. 1: En la atmósfera, volcanes, aguas naturales, procesos biológicos y el espacio. Ej. 2.a: $P=F/A$ ; Ej. 2.b: espacio tridimensional ocupado; Ej. 2.c: energía cinética media de las partículas.

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Solución — Página 14

Quimica 3° · 2024

Ejercicio 1

(Saberes previos)

¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso?

En la atmósfera terrestre: el aire que nos rodea es una mezcla de gases (nitrógeno, $ext{N}_{2}$ , ~78 %; oxígeno, $ext{O}_{2}$ , ~21 %; argón, $ext{Ar}$ , trazas).
En las fuentes hidrotermales y volcanes: se liberan $ext{CO}_{2}$ , $ext{SO}_{2}$ , vapor de agua y gases magmáticos.
En las entrañas de la Tierra: gases disueltos en el magma que forman burbujas y desgasifican al ascender.
En agua carbonatada, ríos y charcas: el $ext{CO}_{2}$ disuelto y el oxígeno disuelto que sostienen la vida acuática.
En medios biológicos: el metano ( $\text{CH}_{4}$ ) de la digestión de rumiantes y de la descomposición de materia orgánica en pantanos; el oxígeno y dióxido de carbono en la fotosíntesis y respiración.
En el espacio: la materia interestelar es mayoritariamente gaseosa (hidrógeno y helio).

Respuesta

El estado gaseoso está por todas partes: en la atmósfera, en volcanes y fuentes termales, disuelto en aguas naturales, en procesos biológicos (metano, oxígeno, $ext{CO}_{2}$ ) y en el espacio.

Ejercicio 2

(Saberes previos)

Definir: presión, volumen y temperatura.

Parte 2.a

Presión

Magnitud física que mide la fuerza ejercida perpendicularmente por unidad de superficie.
Expresión matemática: $P = \dfrac{F}{A}$ , donde $F$ es la fuerza y $A$ es el área de contacto.
Unidades en el Sistema Internacional: pascal ( $\text{Pa}$ ); también se usa el bar ( $1 \, \text{bar} = 10^{5} \, \text{Pa}$ ) y la atmósfera ( $1 \, \text{atm} = 1{,}01325 \times 10^{5} \, \text{Pa}$ ).

Respuesta

Presión es la fuerza aplicada por unidad de superficie ( $P = F/A$ ), medida en pascales.

Parte 2.b

Volumen

Espacio tridimensional que ocupa un cuerpo o que encierra un recipiente.
En un gas, el volumen es variable: el gas llena y adopta la forma del recipiente que lo contiene.
Unidades: metro cúbico ( $\text{m}^{3}$ ), litro ( $\text{L}$ ), mililitro ( $\text{mL}$ ); $1 \, \text{m}^{3} = 1000 \, \text{L}$ .

Respuesta

Volumen es la cantidad de espacio tridimensional que ocupa la materia; en los gases es el espacio del recipiente que los contiene.

Parte 2.c

Temperatura

Magnitud que indica el grado de agitación térmica (energía cinética media) de las partículas de una sustancia.
Es una propiedad intensiva: no depende de la cantidad de sustancia.
Unidades: kelvin ( $\text{K}$ ) en el SI; grados Celsius ( $^{\circ}\text{C}$ ) y Fahrenheit ( $^{\circ}\text{F}$ ) en la escala cotidiana. Conversión: $T(\text{K}) = \theta(^{\circ}\text{C}) + 273{,}15$ .

Nota de la página: la ilustración central muestra la cadena de usos de los gases: perforación y refinación de petróleo, transporte de gas licuado (GNL/LNG en camión, tren y barco), planta industrial, estaciones de servicio, hogar (fogón) y cilindros, junto con el aire y la naturaleza, simbolizando la importancia económica y ambiental de los gases.

Respuesta

Temperatura es la medida de la energía cinética media de las partículas, expresada en kelvin, °C o °F.

Contenido de la página

TEMA 3: Los gases

Ilustración: cadena de uso de los gases — perforación y refinación de petróleo, transporte de gas licuado (camión cisterna, tren, barco GNL/LNG), planta industrial, estación de servicio, cilindro de gas doméstico, fogón del hogar, aire y naturaleza.

Saberes previos

¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso? ¿Podrías definir los siguientes términos: presión, volumen, temperatura?

Texto de Química — 13

Ejemplos resueltos

Convertir $25 \, ^{\circ}\text{C}$ a kelvin.

Usar $T(\text{K}) = \theta(^{\circ}\text{C}) + 273{,}15$ .
Sustituir: $T = 25 + 273{,}15$ .
$T = 298{,}15 \, \text{K}$ . Respuesta: $298{,}15 \, \text{K}$ .

Calcular la presión que ejerce una fuerza de $200 \, \text{N}$ sobre un área de $0{,}04 \, \text{m}^{2}$ .

$P = \dfrac{F}{A}$ .
Sustituir: $P = \dfrac{200 \, \text{N}}{0{,}04 \, \text{m}^{2}}$ .
$P = 5000 \, \text{Pa}$ . Respuesta: $5 \times 10^{3} \, \text{Pa}$ .

Tabla

Término	Definición	Unidad SI
Presión	Fuerza perpendicular por unidad de superficie, $P = \dfrac{F}{A}$	pascal (Pa)
Volumen	Espacio tridimensional que ocupa la materia	metro cúbico (m³)
Temperatura	Energía cinética media de las partículas	kelvin (K)

Fórmulas y ecuaciones

P = $\dfrac{F}{A}$

T( $\text{K}$ ) = $\theta(^{\circ}$ $\text{C}$ ) + 273{,}15

P = $\dfrac{F}{A}$

T( $\text{K}$ ) = $\theta(^{\circ}$ $\text{C}$ ) + 273{,}15

1 $\$ , $\text{atm}$ = 1{,}01325 $\times$ $10^{5}$ $\$ , $\text{Pa}$

1 $\$ , $\text{m}$ $^{3}$ = 1000 $\$ , $\text{L}$

Glosario (4)

Presión: Fuerza perpendicular aplicada por unidad de superficie; se mide en pascales (Pa). P = F/A.
Volumen: Espacio tridimensional que ocupa un cuerpo o que encierra un recipiente; para gases es el espacio del recipiente.
Temperatura: Magnitud que mide la energía cinética media de las partículas de un sistema; se expresa en K, °C o °F.
Estado gaseoso: Estado de la materia en el que las partículas están muy separadas, se mueven libremente y ocupan todo el volumen disponible.

Preguntas para practicar

¿En qué lugares de la naturaleza podrías encontrar la materia en estado gaseoso?

En la atmósfera (aire), en volcanes y fuentes termales ($\text{CO}_{2}$, vapor de agua), disuelto en ríos y mares ($\text{O}_{2}$, $\text{CO}_{2}$), en procesos biológicos ($\text{CH}_{4}$, oxígeno) y en el espacio (hidrógeno y helio).

¿Podrías definir los siguientes términos: presión, volumen, temperatura?

Presión: fuerza por unidad de superficie ($P = F/A$, en Pa). Volumen: espacio tridimensional que ocupa un cuerpo (en m³ o L). Temperatura: medida de la energía cinética media de las partículas (en K, °C o °F).