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Preguntas y problemas 219

muestra en la fi gura 5.15. El volumen del gas es de 7.80 5.78 ¿Qué expresa la curva de distribución de velocidades de
L y la presión es de 0.980 atm. Calcule la cantidad de Maxwell? ¿Tal teoría funcionaría para una muestra
zinc metálico (en gramos) consumido en la reacción de 200 moléculas? Explique.
(presión de vapor de agua a 258C 5 23.8 mmHg.)
5.79 ¿Cuál de los siguientes enunciados es correcto? a) El
5.73 El helio se mezcla con oxígeno gaseoso para bucear a calor se produce por el choque entre las moléculas de
grandes profundidades en el mar. Calcule el porcentaje los gases. b) Cuando un gas se calienta, las moléculas
en volumen de oxígeno gaseoso en la mezcla si un buzo chocan entre sí con más frecuencia.
tiene que sumergirse a una profundidad en la que la 5.80 ¿Cuál es la diferencia entre difusión y efusión de un
presión total es de 4.2 atm. La presión parcial del oxí- gas? Enuncie la ley de Graham y defi na los términos en
geno se mantiene a 0.20 atm a esta profundidad. la ecuación (5.17).
5.74 Una muestra de amoniaco gaseoso (NH 3 ) se descompo-
ne completamente en nitrógeno e hidrógeno gaseosos Problemas
sobre lecho de hierro caliente. Si la presión total es de
5.81 Compare los valores de las raíces de la velocidad cua-
866 mmHg, calcule las presiones parciales de N 2 y H 2 .
drática media del O 2 y del UF 6 a 658C.
5.75 Considere los tres recipientes de gases que se muestran
5.82 La temperatura en la estratosfera es de 2238C. Calcule
a continuación. Todos ellos tienen el mismo volumen y las raíces de la velocidad cuadrática media de las molé-
están a la misma temperatura. a) ¿Qué recipiente tiene
culas de N 2 , O 2 y O 3 en esta región.
la menor fracción molar del gas A (esfera azul)? b)
¿Qué recipiente tiene la máxima presión parcial del gas 5.83 La distancia promedio que recorre una molécula entre
colisiones sucesivas se conoce como la trayectoria libre
B (esfera verde)?
promedio. Para una cantidad dada de un gas, ¿en qué
forma depende la trayectoria libre promedio de: a) la
densidad, b) la temperatura a volumen constante, c)
la presión a temperatura constante, d) el volumen a
temperatura constante y e) el tamaño de los átomos?
5.84 A cierta temperatura, las velocidades de seis moléculas
gaseosas en un recipiente son de 2.0 m/s, 2.2 m/s, 2.6
i) ii) iii)
m/s, 2.7 m/s, 3.3 m/s y 3.5 m/s. Calcule la raíz de la
velocidad cuadrática media y la velocidad promedio de
5.76 El volumen del recuadro de abajo es el doble que el de las moléculas. Estos dos valores promedio están muy
arriba. Ambos contienen átomos de helio (rojos) y cercanos, pero el valor de la raíz de la velocidad cuadrá-
moléculas de hidrógeno (verdes) a la misma temperatu- tica media siempre es mayor. ¿Por qué?
ra. a) ¿Qué recuadro tiene una presión total mayor? b)
5.85 Con base en su conocimiento de la teoría cinética de los
¿Qué recuadro tiene una presión parcial de helio
menor? gases, derive la ley de Graham [ecuación (5.17)].
5.86 El isótopo 235 U experimenta una fi sión cuando se le
bombardea con neutrones. No obstante, su abundancia
natural es de sólo 0.72%. Para separarlo del isótopo
más abundante 238 U, primero se convierte el uranio en
UF 6 , el cual se vaporiza fácilmente a una temperatura
por encima de la ambiente. La mezcla de 235 UF 6 y
238
UF 6 gaseosos se somete a muchas etapas de efusión.
Calcule el factor de separación, es decir, el enriqueci-
miento de 235 U en relación con 238 U después de una
etapa de efusión.
5.87 Un gas que se libera de la fermentación de la glucosa se
efundirá a través de una barrera porosa en 15.0 min.
Bajo las mismas condiciones de temperatura y presión,
le toma 12.0 min a un volumen igual de N 2 efundirse a
través de la misma barrera. Calcule la masa molar del
Teoría cinética molecular de los gases gas y sugiera qué gas podría ser.
Preguntas de repaso
5.88 El níquel forma un compuesto gaseoso de fórmula
5.77 ¿Cuáles son los supuestos básicos de la teoría cinética Ni(CO) x . ¿Cuál es el valor de x dado el hecho de que en
molecular de los gases? ¿Cómo explica esta teoría la las mismas condiciones de temperatura y presión, el
ley de Boyle, la ley de Charles, la ley de Avogadro y metano (CH 4 ) se efunde 3.3 veces más rápido que
la ley de Dalton de las presiones parciales? el compuesto?