[Ejercicios resueltos de fracciones de gas]
Un televisor de pantalla de
plasma contiene miles de pequeñas celdas llenas con una mezcla de gases Xe, Ne
y He, que emiten luz de longitudes de onda específicas al aplicar un voltaje.
Una celda particular de 0.900 mm × 0.300 mm × 10.0 mm contiene 4 % de Xe en una
mezcla 1:1 de Ne:He a una presión total de 66.66 kPa. Calcula el número de
átomos de Xe, Ne y He en la celda e indica las suposiciones necesarias para tu
cálculo.
Etapa analítica
Necesitamos calcular la cantidad total y parcial de
sustancia, para lo cual necesitamos el volumen, para lo cual usaremos el [Teorema
del volumen de un prisma rectangular o paralelepípedo]
Si asumimos que la temperatura es la temperatura de
referencia, podremos calcular la cantidad total de entidades usando la [Ecuación
de estado del gas ideal].
Asumiremos que la fracción indicada es sobre cantidad, por
ende al convertir a decimal tendríamos la fracción molar de Xe, y del otro 96 %
vamos por mitades 0.48 para Ne y 0.48 para He. Así que podemos usar el [Axioma
de Fracción de Molar] para calcular la cantidad de cada sustancia.
Las entidades de cada
especie se obtienen sustituyendo los moles por la constante de Avogadro. Desde
2019, el número de Avogadro se define como un valor exacto, independiente de
cualquier medición experimental, del mismo modo que “par” es 2. Por ello, un
mol corresponde exactamente a 6.022 140 76 × 10²³ entidades.
Por factor de conversión
Volumen
Cantidad total
Cantidad de cada sustancia medida no en moles, sino en
entidades (en este caso arbitrariamente llamaremos a las entidades átomos ya
que los gases nobles existen como átomos libres):
Por teoremas de álgebra
Volumen
Cantidad total
Cantidad de cada sustancia medida no en moles, sino en
entidades (en la interpretación algebraica las entidades contables son
adimensionales):
Referencias
Ver [Ejercicios
resueltos de fracciones de gas]
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