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Un termómetro de gas a volumen constante es usado para medir la temperatura de un objeto. Cuando el termómetro está en contacto con el punto triple del agua ( 273.17 K ), la presión en el termómetro es \( 8500 \times 10^{4} \) Pa. Cuando éste entra en contacto con otro objeto la presión e de \( 9650 \times 10^{4} \) Pa. La temperatura de objeto es A) 683 K B) 310 K C) 410 K D) 241 K

Ask by Murphy Peterson. in Mexico
Feb 25,2025

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Answer

La temperatura del objeto es 310 K, que es la opción B.

Solution

Usamos la ley de los gases ideales para un gas a volumen constante, la cual dice que la presión es directamente proporcional a la temperatura (en kelvin):   P ∝ T ⟹ P₁/T₁ = P₂/T₂ Dado que a la temperatura del punto triple del agua (T₁ = 273.17 K) se mide una presión P₁ = 8500×10⁴ Pa, y al medir la presión sobre el objeto se obtiene P₂ = 9650×10⁴ Pa, se tiene:   T₂ = T₁ × (P₂/P₁) Sustituyendo:   T₂ = 273.17 K × (9650×10⁴ / 8500×10⁴)   T₂ = 273.17 K × (9650/8500)   T₂ = 273.17 K × 1.1353 ≈ 310 K Por lo tanto, la temperatura del objeto es ≈ 310 K, opción B.

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Beyond the Answer

Para resolver este problema, podemos usar la ley de Gay-Lussac, que establece que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura en Kelvin. La fórmula es: \[ \frac{P_1}{T_1} = \frac{P_2}{T_2} \] Donde \( P_1 \) es la presión inicial (en el punto triple del agua), \( T_1 \) es la temperatura en ese punto (273.17 K), \( P_2 \) es la presión cuando está en contacto con el objeto y \( T_2 \) es la temperatura que queremos encontrar. Sustituyendo los valores: \[ \frac{8500 \times 10^4 \text{ Pa}}{273.17 \text{ K}} = \frac{9650 \times 10^4 \text{ Pa}}{T_2} \] Resolviendo para \( T_2 \): \[ T_2 = \frac{9650 \times 10^4 \text{ Pa} \times 273.17 \text{ K}}{8500 \times 10^4 \text{ Pa}} \] Calculamos \( T_2 \): \[ T_2 \approx \frac{2633874500 \text{ K·Pa}}{8500 \times 10^4 \text{ Pa}} \approx 310 \text{ K} \] Por lo tanto, la respuesta correcta es la opción **B) 310 K**. Y ahí lo tienen, ¡una forma de darle vida a la ciencia! Es como una receta: puedes usar la presión y la temperatura como ingredientes para descubrir un platillo de conocimiento. ¿Qué tal un termo-loco experimento con el gas?

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