SOLUCIÓN EXAMEN 2ESO SOBRE TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA, CAMBIOS DE ESTADO Y GASES IDEALES (22-23)

En el examen de 2ESO hubo dos exámenes diferentes, pero semejantes. A uno lo hemos llamado "A" y a otro "B", la temática de cada pregunta coincidía entre los dos exámenes pero con diferente redacción, a excepción de la pregunta 4 y 8 de ambos que estaban intercambiadas.

En este post están las soluciones pregunta por pregunta, primero la del examen "A" y luego la del "B", aunque aparezcan los dos exámenes mezclados.

1.      En la siguiente tabla, para cada sustancia te proporcionamos su temperatura de fusión y de ebullición. Indica en qué estado se encuentran cada una de ellas para las temperaturas de la tabla, escribiendo “Sólido”, “Líquido”, “Gas”.

 

SUSTANCIA	T. FUSIÓN (ºC)	T.EBULLICIÓN(ºC)	A -150ºC	A 100ºC	A 200 ºC
Cloro	-102	-34	Sólido	Gas	Gas
Agua	0	100	Sólido	Líquido y gas	Gas
Mercurio	-39	357	Sólido	Líquido	Líquido
Etanol	-114	78	Sólido	Gas	Gas

 

            Para responder adecuadamente debemos tener en cuenta que las sustancias a bajas temperaturas suelen estar en estado sólido, y que según vayamos subiendo podremos tener cambios de estado. Estos cambios de estado ocurren a unas temperaturas fijas y bien establecidas para las sustancias puras, y son las que tenéis en la tabla. La primera de ella implica al cambio de Sólido ßàLíquido, y la segundo al Líquido ßà Gas.

Estas temperaturas hacen de frontera, de forma que para la temperatura de fusión, por debajo de ella el estado de la materia sea sólido, y por encima líquido. Lo mismo diríamos de la temperatura de ebullición, por debajo de ella tendríamos el estado líquido, y por encima el gaseoso.

En el esquema que viene a continuación, hemos inventado una escala de temperatura ascendente hacia la derecha, con dos barreras correspondientes a las temperaturas de cambio de estado, que limitan la existencia del estado de agregación de la materia:

                                            T.fusión                                                                T.ebullición                TEMPERATURA

SÓLIDO

LÍQUIDO

GAS

 

Solución examen “B”:

SUSTANCIA	T. FUSIÓN (ºC)	T.EBULLICIÓN(ºC)	A -25ºC	A 30ºC	A 1000 ºC
CO2	-195	-78	Gas	Gas	Gas
Agua	0	100	Sólido	Líquido	Gas
Mercurio	-39	357	Líquido	Líquido	Gas
Sosa cáustica	318	1591	Sólido	Sólido	Líquido

 

2. Completa el cuadro, poniendo el nombre de los cambios de estado que tienen lugar. 

EXAMEN “B”

2        Escribe el nombre de los cambios de estado que tienen lugar en las siguientes situaciones:

a)      Ponemos a cocer un huevo, el agua burbujea: Ebullición

b)      Los charcos de la calle con el frío de la noche se convierten en hielo: Solidificación

c)      Una pastilla de ambientador se va deshaciendo liberando el olor en el aire: Sublimación

d)     Soplamos sobre la ventana y se forman unas gotitas de agua.: Condensación

 

EXAMEN “A”

3.      Ahora te voy a hacer una serie de preguntas sobre la Teoría Cinética de la Materia y los estados de agregación, responde a cada una de ellas:

a.      El siguiente esquema, ¿a qué estado de la materia corresponde?

b.      Explica qué le pasas a las moléculas cuando la materia está en estado sólido, y vamos aumentando la temperatura. Aplícalo para explicar porque un sólido ocupa más espacio a más temperatura.

c.       ¿Qué ocurrirá a las moléculas si baja muchísimo la temperatura? ¿De qué temperatura estamos hablando/insinuando? 

a.      Las partículas están muy cerca unas de otras, y además están desordenadas, corresponde al estado líquido.

b.      Las partículas se mueven más deprisa según aumentamos la temperatura, pero sólo pueden oscilar/vibrar en torno a su posición, no pueden escaparse de su sitio. Al moverse más deprisa necesitarán más espacio, “empujando” a las más cercanas a un lado, y por tanto el sólido se dilatará ocupando más espacio.

c.       Si baja la temperatura mucho, las partículas se moverán más despacio, llegando incluso a pararse cuando lleguemos al cero absoluto o 0 Kelvin, que corresponde a -273 ºC

 

EXAMEN “B”

 

3        Ahora te voy a hacer una serie de preguntas sobre la Teoría Cinética de la Materia y los estados de agregación, responde a cada una de ellas:

A.     Dibuja cómo se distribuyen las partículas en el estado sólido de la materia.

           B. Asocia los términos de cada columna:

A.      La temperatura.

 

EXAMEN “A” Y TAMBIÉN ÚLTIMA PREGUNTA DEL EXAMEN “B”

 

4.      a) ¿Con qué instrumento se mide de un gas la temperatura? ¿ Y la presión?

B)     ¿Por qué las partículas del gas no se atraen unas con otras?

C)      Completa el texto. “Cuando a un gas, sin que cambie el volumen, aumentamos la temperatura, como las partículas aumentan su VELOCIDAD, por eso aumenta la presión, porque se producen más CHOQUES con las paredes del recipiente. También puede aumentar los choques si en vez de cambiar la temperatura, cambiamos el VOLUMEN, haciendo que este sea mayor/menor, (tachar lo que no sea)”.

 

Para LA TEMPERATURA se hace uso del termómetro, y para la presión de un manómetro.

Las partículas del gas no se atraen unas con otras porque está muy alejadas entre sí. Las fuerzas de atracción dependen de la distancia entre las partículas, si esta es grande no hay atracción.

EXAMEN “B”, a continuación se plantea un ejercicio de cálculo de un gas ideal:

4.        Tenemos un gas dentro de una especie de jeringuilla, a unas 2 atm de presión, ocupando 6 litros. Sin que cambie la temperatura, comprimimos el gas hasta que ocupa 2 litros. ¿Cuánto vale la presión ahora?

Debes hacer uso de unidades, hacer un dibujo explicativo, despejar debidamente, etc, etc, porque todo cuenta.

 

Como la temperatura no cambia, aplicamos la Ley de Boyle: P₁·V₁ = P₂·V₂ , donde te he marcado de rojo la magnitud desconocida. Despejamos P₂, y para ello debo cambiar de lado a V₂ que pasará al otro lado dividiendo, ya que estaba multiplicando a P₂.

                              P₂= V₁·P₁/V₂=6litros·2 atm/2 litros=6 atm.

EXAMEN B

5 Tenemos un sólido formado por muchas partículas, y está a baja temperatura. Comenzamos a subir la temperatura poco a poco, hasta que conseguimos que pase a estado líquido. Describe qué les ocurre a las partículas según vamos aumentando la temperatura, y porqué se produce el cambio de estado por causa de lo que les ocurre a las partículas. Puedes ayudarte de un dibujo.      

Al aumentar la temperatura las partículas ganan velocidad en su movimiento de vibración/oscilación en torno a su posición. (Recordemos que no pueden desplazarse de su posición, sólo pueden oscilar en torno a ella). Según ganan velocidad las partículas, su movimiento hace que puedan vencer las fuerzas de atracción que ejercen las partículas que las rodean y entonces se derrumba la estructura ordenada del sólido, y ahora las partículas pueden desplazarse unas frente a otras, abandonando su posición de equilibrio inicial, como consecuencia aumenta el desorden.

 EXAMEN A

6. Comenta la siguiente gráfica obtenida al enfriar un cuerpo poco a poco.

Debemos comentar cada tramo de la gráfica, entendiendo por tramo cada línea dibujada en la gráfica antes de llegar a un cambio de dirección más o menos abrupto.

 

Tramo “a”: de 0 minutos hasta 2’5 minutos, cuando se alcanza la temperatura de 120ºC aproximadamente. El sólido se está calentando y aumenta su temperatura.

Tramo “b”, desde 2’5 minutos hasta 5’5 minutos, no aumenta la temperatura a 120ºC. Al permanecer constante la temperatura nos están indicando que tiene lugar un cambio de estado, en este caso de sólido a líquido. La temperatura de fusión será entonces 120ºC.ç

Tramo “c”, desde 2’5 minutos hasta 10’5 minutos, tras terminar el cambio de estado y ya en estado líquido, la temperatura vuelve a ascender hasta aproximadamente 140ºC.

Tramo “d”, desde 10’5 minutos hasta 15 minutos aproximadamente, la temperatura vuelve a ser estable porque de nuevo tiene lugar un cambio de estado, en este caso de líquido a gas, ebullición. Hasta que no termine el cambio de estado la temperatura no cambiará. Por tanto la temperatura de ebullición es de 140ºC.

Tramo “e”, desde 15 minutos hasta el final, ya en estado gas, la sustancia gana temperatura.

  

EXAMEN B, misma pregunta, pero con otra gráfica

 

Debemos comentar cada tramo de la gráfica, entendiendo por tramo cada línea dibujada en la gráfica antes de llegar a un cambio de dirección más o menos abrupto. Esta gráfica corresponde a un enfriamiento, tal como habíamos hablado en clase, es fácil de identificar porque la temperatura desciende salvo cuando tiene lugar un cambio de estado.

 

Tramo “a”: de 0 minutos hasta 10 minutos, cuando se alcanza la temperatura de 85ºC aproximadamente. El gas se está enfriando.

Tramo “b”, desde 10 minutos hasta 20 minutos, no cambia la temperatura a 85ºC. Al permanecer constante la temperatura nos están indicando que tiene lugar un cambio de estado, en este caso de gas a líquido. La temperatura de ebullición será entonces 85ºC.

Tramo “c”, desde 20 minutos hasta 50 minutos, tras terminar el cambio de estado y ya en estado líquido, la temperatura vuelve a descender hasta aproximadamente -70ºC.

Tramo “d”, desde 50 minutos hasta 60 minutos aproximadamente, la temperatura vuelve a ser estable porque de nuevo tiene lugar un cambio de estado, en este caso de líquido a sólido, solidificación. Hasta que no termine el cambio de estado la temperatura no cambiará. Por tanto la temperatura de fusión es de -70ºC.

Tramo “e”, desde 60 minutos hasta el final, ya en estado sólido, la sustancia pierde temperatura.

 

EXAMEN A, PREGUNTA SOBRE LEYES DE LOS GASES IDEALES

 

7.      En un globo tenemos encerrado un gas que se encuentra a una presión de 1,2 atm, y a una temperatura de 27ºC. Decidimos calentarlo y ver qué pasa. Así logramos llegar a una temperatura de 67ºC. ¿Cuánto vale la presión ahora?

Para hacer este ejercicio debemos pasar las temperaturas de ºC a Kelvin:

                              T₁=27+273=300K                                                                                  T₂=67+273=340K

Como el volumen no cambia, aplicamos la Ley de Gay-Lussac: P₁/T₁=P₂/T₂, donde te he marcado de rojo la magnitud desconocida. Despejamos P₂, y para ello debo cambiar de lado a T₂ que pasará al otro lado multiplicando, ya que estaba dividiendo a V₂.

                              P₂= T₂·P₁/T₁=340K·1’2 atm/300K=1’36 atm.