Problema de prueba

Este problema es una variante de B3-P01 — El gráfico pV frente a T — mismo prerrequisito y habilidad, con otro enunciado y otros números. Se usa para comprobar si esa ficha está realmente dominada, no para practicarla de nuevo.

FICHA EXAMEN03-4

El gráfico pV frente a T de un gas desconocido

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TipoPrueba Dificultad Puntos7 pts Tiempo máx.18 min Origen preguntaRedactado Verificación soluciónVerificado por razonamiento independiente Completado con IA
Prerrequisitos
  • PV=nRT (T en kelvin)
  • T(K)=T(°C)+273
  • La pendiente de pV frente a T(K) es n·R
  • Masa molar M=NA×masa de una molécula

Se miden la presión p, el volumen V y la temperatura T para una masa fija de gas. T se mide en grados Celsius. El gráfico muestra la variación de pV frente a T. La masa de una molécula del gas es 3,2 × 10⁻²⁶ kg.

a Indique la unidad de pV en unidades fundamentales del SI. [1]
b Deduzca, a partir del gráfico, si el gas se comporta como un gas ideal. [3]
c Calcule, en g, la masa del gas. [3]
Pistas progresivas
Refuerzo
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Apartado a) — pV tiene unidades de Pa·m³ = (kg m⁻¹ s⁻²)·m³ = kg m² s⁻². Es la unidad de energía, el julio (J).
Apartado b) — Pendiente del gráfico: Δ(pV)/ΔT = (4,5−3,3)×10² Pa m³ / 100 K = 1,20 Pa m³ K⁻¹. Extrapolando la recta hasta pV = 0: T(°C) = −3,3×10²/1,20 ≈ −275 °C, muy próxima al cero absoluto predicho (−273 °C) dentro del margen de lectura del gráfico → el gas se comporta como ideal.
Apartado c) — n = 1,20/8,31 ≈ 0,144 mol. Masa molar: M = NA × 3,2×10⁻²⁶ kg = 6,02×10²³ × 3,2×10⁻²⁶ ≈ 0,01926 kg mol⁻¹ = 19,3 g mol⁻¹. Masa total: m = n·M = 0,144 × 19,3 ≈ 2,8 g.