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Química 05

2025 IDOYAGA

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QUÍMICA 05 CBC
CÁTEDRA IDOYAGA

Unidad Nº4: Gases

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5. El nitrógeno molecular es un gas diatómico cuyo comportamiento es similar al de un gas ideal en determinadas condiciones. Se introduce nitrógeno gaseoso en un tanque de volumen variable a 30∘C30^{\circ} \mathrm{C} y se observa que el volumen se triplica sin variar la presión. Indicar y justificar qué sucedió con la temperatura y expresar su nuevo valor en ∘C{ }^{\circ} \mathrm{C}.

Respuesta

Si se introduce nitrógeno molecular (N2)\left(\mathrm{N}_{2}\right) en un tanque a 30∘C30^{\circ} \mathrm{C} y se observa que el volumen se triplica sin variar la presión, estamos hablando de un proceso que sigue la ley de Charles. Esta ley establece que, para una cantidad dada de gas a presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura en Kelvin.
Usando la ley de Charles:
V1T1=V2T2 \frac{V_1}{T_1} = \frac{V_2}{T_2}
Primero convertimos la temperatura inicial (T1T_1) a Kelvin:

T1(K)=30∘C+273 T_1(K) = 30^{\circ} \mathrm{C} + 273
T1(K)=303K T_1(K) = 303 K
Dado que se indica que el volumen se triplica, si V1{V_1} es el volumen inicial, el volumen final (V2V_2) será:
V2=3⋅V1 V_2 = 3 \cdot V_1  

Estas cosas son dato, y a veces meten la pata acá y me dicen "Juli, no me daban el dato del volumen final" y yo tipo "KHEEEE!!!, Pero si te decían que el volumen se triplicabaaaaaa". Así que sí, prestá atención a esos datos "escondidos"  o "camuflados" que siempre aparecen.


Al ser un proceso a presión constante, podemos dar valores arbitrarios al volumen inicial y final (ya que se van a cancelar), pero manteniendo la proporción de triplicarse. Ahora podemos despejar T2T_2 (la nueva temperatura):
V1303K=3⋅V1T2 \frac{V_1}{303 K} = \frac{3 \cdot V_1}{T_2}
Simplificando V1V_1 en ambos lados y despejando para T2T_2:

T2=3⋅303K T_2 = 3 \cdot 303 K
T2=909K T_2 = 909 K

Finalmente, convertimos la nueva temperatura (T2T_2) a grados Celsius:
T2(∘C)=909K−273 T_2(^{\circ} \mathrm{C}) = 909 K - 273
T2(∘C)=636∘C T_2(^{\circ} \mathrm{C}) = 636^{\circ} \mathrm{C}
En conclusión, la temperatura del gas aumenta hasta los 636 ºC (909 K ) para que el volumen se triplique manteniendo constante la presión. ¿Se entendió?
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