1. Responde las preguntas observando el diagrama de fases del dióxido de carbono (CO₂):
(2 puntos)
a
)
El/los estado(s) de la materia en el punto triple:
b
)
¿Qué ocurre en el punto crítico?
c
)
El estado de la materia a 0°C y 0.01 atm:
d
)
El estado de la materia a -40°C y 100 atm:
e
)
El estado de la materia a -120°C y 1 atm:
f
)
Los cambios de estado que ocurren a 0.01 atm:
Retroalimentación:
2. Un globo meteorológico se eleva desde el nivel del suelo hasta una gran altura. En el lanzamiento, el helio dentro del globo está a 1,0 atm y 22°C, con un volumen de 8,0 L. A gran altura, la temperatura del helio disminuye a –10°C y el volumen del globo aumenta a 32,0 L. <strong>Encuentra la presión en ese punto en notación científica</strong>:
(4 puntos)
3. Arquímedes intentó determinar si la corona del rey estaba hecha de oro puro. Para ello, sumergió la corona en un recipiente completamente lleno, provocando que ésta desplazara 200 ml de agua. Dado que la densidad del oro es de 19 000 kg/m³, <strong>¿cuál debe ser la masa de la corona</strong>?
(3 puntos)
Retroalimentación: Usando la fórmula de densidad: \(\rho = \frac{m}{V}\), resuelve la masa: \(m = \rho \times V\). Primero convierta el volumen: 200 mL = 0,2 L = 0,0002 m³. Entonces: \(m = 19.000 \text{ kg/m³} \times 0,0002 \text{ m³} = 3,8 \text{ kg}\). Si la corona fuera de oro puro, debería pesar 3,8 kg.
4. Una nave espacial recoge una muestra de gas neón en un recipiente rígido y sellado, de modo que el volumen permanece constante. Inicialmente, el gas tiene una presión de 4,8 × 10⁻² atm y una temperatura de 120 K. Más tarde, cuando la nave espacial entra en una región diferente del espacio, la presión del gas disminuye a 1,2 × 10⁻² atm. <strong>Calcula la temperatura final en notación científica</strong>:
(3 puntos)
5. Identifica la parte de la gráfica donde ocurre cada uno de los siguientes casos (consulta una curva de calentamiento, por ejemplo, Segmento II):
(4 puntos)
a
)
Las fuerzas de enlace son mucho mayores que la energía cinética:
b
)
No todas las moléculas tienen una forma fija:
c
)
No todas las moléculas tienen un volumen fijo:
d
)
No todas las moléculas tienen una disposición fija:
e
)
Todas las moléculas están, en promedio, lo más separadas posible:
f
)
Se está produciendo un cambio de estado, identifique los segmentos y sus valores de temperatura:
g
)
Todas las moléculas se encuentran en el mismo estado de la materia, identifica los segmentos:
Retroalimentación:
6. ¿Pueden las moléculas pasar a fase gaseosa aunque no hayan alcanzado su punto de ebullición? Explica tu respuesta y da un ejemplo cotidiano.
(2 puntos)
Retroalimentación: Sí, por evaporación. Las moléculas de la superficie con suficiente energía cinética pueden escapar a la fase gaseosa incluso por debajo del punto de ebullición. Ejemplo cotidiano: ropa mojada secándose en una cuerda, charcos que desaparecen después de la lluvia o sudor que se evapora de la piel incluso en días fríos.
7. Explica qué ocurre, en términos de energía, cuando un líquido se sólidoifica.
(2 puntos)
Retroalimentación: Cuando un líquido se solidifica (congela), es un proceso exotérmico: se libera energía al entorno. Las moléculas pierden energía cinética y se organizan en una estructura cristalina fija, liberando calor latente.
8. La presión es una fuerza distribuida sobre un área P=F/A. Supongamos que un ingeniero diseña un pequeño pistón hidráulico que puede funcionar de forma segura a una presión máxima de 3,5 × 10⁵ Pa (N/m²). El pistón tiene una superficie circular con un radio de 3,0 cm.
(4 puntos)
a
)
Calcula el área del pistón sabiendo que el área de un círculo es A=πr²:
b
)
Convierte el área a m²:
c
)
Despeja F en la ecuación de presión para hallar la fuerza máxima que puede ejercer el pistón:
