QUÍMICA TEMA 0
DENSIDAD Y TEMPERATURA SNII2Q0
DESARROLLO DEL TEMA
DENSIDAD Es una unidad de concentración física de toda especie homogénea. Nos indica la masa existente por unidad de volumen. Existen dos clases de densidad
II. DENSIDAD RELATIVA
I. DENSIDAD ABSOLUTA
Se define como la masa que hay en una unidad de volumen, para calcular su valor podemos utilizar la siguiente ecuación: D=
m V
Da/b =
Da Db
III. DENSIDAD DE UNA MEZCLA
Donde: m: masa V: volumen
Se define como el resultado de la comparación de las densidades absolutas (entendiéndose por comparación, el dividir una densidad absoluta entre otra densidad absoluta, que se toma como comparación), para calcularla podemor utilizar:
La densidad de una mezcla es el promedio ponderado de las densidades de las sustancias que intervienen en la mezcla, se calcula mediante la siguiente ecuación:
kg g g Lb ; ; ; ;... etc. L mL cm3 pie3
Dm =
A. Principales densidades
mT VT
Donde:
Sustancia
mt = m1 + m2 + m3 + m4 + ... + mn
D (g/mL)
Agua
1,0
Aceite
0,8
Mercurio (Hg)
13,6
Amoníaco (NH3)
2,1
Hierro
7,8
Aire
1,3
Diamante
3,5
Grafito
2,2
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Vt = V1 + V2 + V3 + V4 + ... + Vn
Casos especiales I. Si se mezclan volúmenes iguales de "n" componentes. Dm=
D1 + D2 + D3 + ...+ Dn n
II. Si se mezclan masas iguales de "n" componentes. Dm =
11
n 1 1 1 1 + + + ... + D2 D1 D3 Dn
QUÍMICA
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DENSIDAD Y TEMPERATURA
TEMPERATURA La temperatura es una medida de a energía cinética media de las partículas constitutivas de un cuerpo material (átomos, iones o moléculas); o sea, es una medida del grado de movimiento molecular, iónido o atómico. La temperatura se mide con el termómetro. Es una propiedad intensiva de las sustancias; por ejemplo podemos hervir 300 g o 2 kg de H2O y la temperatura de ebullición, siempre será 100° C a la presión normal; es decir, no depende de la cantidad de materia.
por primera vez (1848) su significado como la menor temperatura alcanzable de una sustancia. En la práctica es imposible alcanzar esta temperatura. Comparación de las escalas de temperatura
Pto. ebullición del H2O
I. TERMÓMETRO
Instrumento para medir la temperatura de un cuerpo, los cuales deben estar calibrados ciertas escalas que son de diferente rango y tipos, dependiendo de la magnitud de la temperatura. Ejemplo: Termómetro ordinario: Son tubos capilares que contienen mercurio (Hg) u otro líquido.
672
32
492
273
0
0 0
0
°C °F–32 K–273 R–492 = = = 5 9 5 9 A partir de esta expresión general, obtenemos las siguientes relaciones particulares. °C °F–32 = 5 9
Tienen como referencia el cero absoluto (temperatura donde cesa todo movimiento molecular Kelvin y Rankine)
⇒ K = °C + 273
R–492 °F–32 ⇒ R = °F + 460 = 9 9
III. CERO ABSOLUTO
Es una temperatura hipotética, es el estado de temperatura más bajo que una sustancia podría alcanzar, a la cual según la teoría cinética molecular cesaría todo movimiento de las moléculas (si T = 0 ⇒ Ec = 0), la presión y el volumen serían nulos, esto implicaría una ausencia total de materia lo cual es denominado vacío absoluto. Según determinaciones experimentales que se detallaran en el tema de gases ideales el cero absoluto se presenta a –273,15° C y fue Lord Kelvin que comprendió
R
Transformaciones entre escalas
B. Escalas absolutas:
K
212 373
–273 –460
Cero Absoluto
Los termómetros están graduados según ciertas escalas que podemos clasificarlas en dos grupos: Tienen como referencia los puntos de ebullición y congelación del agua (Celsius y Fahrenheit).
0
Pto. congelación del H2O + NH4Cl
II. ESCALA DE TEMPERATURA A. Escalas relativas:
F
100
Pto. congelación del H2O
C
Escalas
IV. VARIACIÓN DE TEMPERATURA (DT)
Nos indica los incrementos de aumento o disminución de temperatura. 1 °C < > 1,8 ° F < > 1K <> 1,8 R DT = Tf – Ti
⇒
Tf = Ti – DT
PROBLEMAS RESUELTOS Problema 1 Convertir 27 °C a Kelvin A) 10K B) –273K C) 20K D) 300K E) 400K
Problema 2 Convertir 298K a grados Celsius A) 25 °C B) 27 °C C) 0 °C D) 127 °C E) 400 °C
Resolución:
Resolución:
T = 27 °C T = 27 °C + 273 T = 300K
T = 298K T = 298K – 273 T = 25 °C
Respuesta: 300K
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QUÍMICA
Problema 3 ¿Cuál es la densidad de un líquido, si 20 mL de este, tiene una masa de 16 gramos. A) 0,2 g/mL B) 5 g/mL C) 0,1 mL D) 0,8 g/mL E) 0,19 g/mL
Resolución: D=
Respuesta: 25 °C
22
g m 16 g = = 0,8 mL V 20 mL
Respuesta: 0,8 g/mL
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DENSIDAD Y TEMPERATURA
PROBLEMAS DE CLASE 1. ¿Cuál es la unidad de la densidad según el S.I.? A) g/mL B) g/cm3 C) kg/L D) kg/m3 3 E) g/m
A) 1,09 g/mL
B) 1,04
C) 1,16
D) 0,9
E) 1,40
A) 0,452 g/mL B) 0,645 g/mL C) 0,875 g/mL D) 0,750 g/mL E) 1,250 g/mL 4. Se prepara una mezcla con 700 g de diamante y 500 g de hierro. ¿Cuál es la densidad de la mezcla? ρdiamante = 3,5 g/cm3 ρhierro = 7,9 g/cm3 A) 4,56 g/mL B) 4,38 g/mL C) 1,26 g/mL D) 9,04 g/mL E) 8,75 g/mL 5. Hallar la densidad de una mezcla de alcohol y etilenglicol formada en una relación de volúmenes de 2 a 3 respectivamente y sus densidades son 0,789 y 1,11 g/mL respectivamente.
40 ml
40 ml
0 ml
Hallar la densidad del líquido. B) 750 g/mL
C) 666 g/mL
D) 0,833 g/mL
B) 72 ºF
C) 40 R
D) 40 ºF
11. En el siguiente gráfico determinar “x” en grados “N: °N °C
mtotal = 275 g
A) 800 kg/m3
A) 72 K E) 72 ºC
0 ml
mprobeta = 250 g
B) 160 R D) 447 R
10. Un incremento de temperatura de 40ºC equivale a un incremento de:
6. Dado el siguiente esquema:
2. Determine la masa de un cuerpo de 2 g/cm3 si ocupa un volumen de 400 mL. A) 0,4 kg B) 0,8 g C) 800 g D) 0,1 g E) 1,2 kg 3. Determine la densidad de una mezcla formada por 200 mL de agua y 0,2 L de vinagre. ρagua = 1 g/mL ρvinagre = 0,75 g/mL
A) 540 R C) 320 R E) 780 R
E) 720 g/cm3
x
345
80
100
–20
7. Marque la relación incorrecta:
0
I. K = °C + 273
A) 345 °N
B) 325 °N
II. R = °F + 460
C) 227 °N
D) 285 °N
III. F = 1,8 °C – 32
E) 275 °N
A) Solo I
B) Solo II
C) Solo III
D) I Y II
E) II y III 8. ¿Cuál de las siguientes temperaturas corresponde al cero absoluto? A) 0 °C
B) –273 °C
C) 32 °F
D) 0 K
A) –20 °U B) 25 °U
E) b y d
C) –25 °U
9. ¿A qué temperatura en grados Rankine equivale –25 °C?
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12. Alumnos de la UNMSM construyen una nueva escala de temperatura «U» , donde el agua se congela a 10 °U y hierve a 150 °U. ¿A qué lectura se cumple que la lectura en °C coincida con la lectura en °U?
33
D) 30 °U E) –30 °U
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