TEMA 1: EL LABORATORIO DE ENSAYOS CUESTIONES

CUESTIONES Y EJERCICIOS

TEMA 1: EL LABORATORIO DE ENSAYOS CUESTIONES: 1. Condiciones que debe de cumplir un laboratorio de ensayos. 2. Tipos de laboratorios de ensayos físico-químicos 3. ¿Qué tipo de controles puede ser necesario pasar en la fabricación de un producto? 4. Imagina que estas en una empresa de pintura. ¿Qué tipo de controles realizarías para conseguir una pintura de calidad? 5. ¿Cuál es el tamaño ideal de un laboratorio de ensayos? Razona tu respuesta. 6. Enumera las funciones de un técnico de laboratorio 7. ¿Qué tipo de productos se pueden ensayar en un laboratorio de ensayos físico-químicos? Nombra, al menos, ocho productos. 8. Definición de ensayo de laboratorio 9. Explica la frase: “todos los ensayos se realizan según normas” 10. Define los siguientes conceptos con tus palabras a. Probeta normalizada b. Patrón de calibración c. Ensayo de fatiga 11. Otras aptitudes requeridas en un técnico de laboratorio para la realización de los ensayos. 12. Enumera los aspectos a determinar en una hoja de registro de un ensayo a. Significado de las siglas siguientes: AENOR; ISO; UNE; EN y CTN 13. Definición de norma según tus palabras. 14. Comenta uno de los dibujos de normalización: plásticos, deporte o baño. ¿por qué es importante la normalización en estos ámbitos? 15. Enumera las ventajas de la normalización 16. ¿Quién compone un comité técnico de normalización? 17. ¿Qué significa que AENOR tenga una función certificadora? 18. Copia el esquema del apartado 7: certificación y calidad. 19. Dibuja una marca de conformidad y explica que significa. 20. ¿Qué es un producto certificado? ¿Cuál es la marca que lo identifica? ¿Qué ventajas tiene? 21. ¿Qué es un PNT? ¿para qué sirve? 22. Pon un ejemplo donde sería de utilidad disponer de un PNT para nuestro trabajo de laboratorio. 23. Copia la estructura del contenido de un PNT de la página 18 24. ¿Qué firmas debe llevar un PNT? 25. ¿Qué pasos se han de seguir en la modificación de un PNT? 26. ¿En qué se diferencia un PNT de una norma? GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS

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TEMA 2: MAGNITUDES FÍSICAS Y SU MEDIDA. CUESTIONES: 1. Define con tus palabras: a. Magnitud b. Unidad c. Error d. Ciencia experimental 2. ¿Qué es una UNIDAD PATRÓN? 3. Ejemplo de medida indirecta y de medida directa. 4. Indica una magnitud vectorial. ¿Qué elementos se necesitan para definir una magnitud vectorial?. 5. Completa la frase: Las magnitudes ………………………….. se pueden expresar en función de las ……………………….. fundamentales. Cuando se definen las unidades correspondientes a las magnitudes fundamentales, tenemos un ………………… de …………………………….. 6. Magnitudes fundamentales de sistema internacional. Unidades de estas magnitudes fundamentales. 7. Busca la definición de las siguientes unidades y cópialas: a. Kilogramo b. Segundo c. Grado Kelvin 8. Completa la tabla de múltiplos y submúltiplos: Prefijo

Símbolo

Factor

T

1012 109

MÚLTIPLOS

Giga Mega

M

Kilo H

101

Deca

SUBMÚLTIPLOS

102

d

10-1

m

10-3

centi mili

μ nano

n 10-12

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9. Diferencia fundamental entre el sistema internacional (SI) y el sistema técnico (ST). 10. Indica 5 unidades del sistema anglosajón y su equivalencia con unidades del sistema internacional. 11. Definición de ecuación de dimensiones. Que letra representa en una ecuación de dimensiones a las magnitudes fundamentales del sistema internacional 12. Establece la ecuación de dimensiones de las siguientes magnitudes: a. Densidad b. Fuerza c. Presión d. Velocidad e. Viscosidad 13. ERRORES Y CIFRAS SIGNIFICATIVAS: REDONDEO. Diferencia entre un número exacto y un número inexacto. 14. Escribe las 5 reglas respecto a las cifras significativas. 15. Indica el número de cifras significativas en los siguientes casos y cuales son: a. 12,00 m b. 0,765 g c. 0,0730 s 16. Escribe sucesivamente las cifras que aparecen al ir redondeando el número 3,4536772 de decimal en decimal hasta las unidades. 17. Realizas las operaciones expresando el resultado con las cifras significativas correctas: a. 25,15 x 329,14 x 12,9 b. 774,25 x 4925,1 x 74 c. 84270 x 36,24 / 15,3 18. Realiza las siguientes sumas obteniendo el resultado con las cifras significativas correctas:

19. Expresa como notación científica las siguientes unidades: a) 3478000000000000000000

b) 245600000000,987 c) 345,6

20. Mide un lapicero con una regla y expresa el resultado con su incertidumbre.


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21. Escribe el número completo a partir del número en notación científica: a. 2,045.1012 b. 2,045.10-12 c. 2,045.102 22. Definición de incertidumbre de la medida. 23. Copia las fórmulas para la obtención de la incertidumbre en a. Sumas y restas b. Multiplicaciones y divisiones 24. Realiza los cálculos de las operaciones siguientes calculando la incertidumbre adecuadamente: a. (6,32 ± 0,02) – (4,897 ± 0,001) b. (1,89 ± 0,03) + (1,37 ± 0,02) – (0,886 ± 0,006) c. (2,89 ± 0,03) / (1,7 ± 0,1) d. [(1,89 ± 0,03) x (1,37 ± 0,02)]/ (0,886 ± 0,006) e. [(1,89 ± 0,03) + (1,37 ± 0,02)]/ (0,886 ± 0,006) 25. Diferencia entre precisión y exactitud. Ejemplos: 26. Define el concepto de reproducibilidad y repetibilidad de una medida. 27. Representa gráficamente el resultado de una medida que tenga precisión, pero no exactitud. 28. Ejemplo de errores sistemáticos. ¿Se pueden evitar? 29. Características de los errores aleatorios. 30. Expresión matemática del error absoluto. Ejemplo. Los mismos del error relativo. 31. Si el valor considerado como real es de 3,6 kg y una de las medidas es de 3,5 Kg. ¿El error absoluto es?…………….. ¿Y el error relativo? ……………………………… 32. REPRESENTACIÓN GRÁFICA. Definición de variable dependiente. Ejemplo del laboratorio. ¿En qué eje se representa esta variable? 33. En una representación gráfica, ¿qué información debe quedar reflejada en cada eje? 34. Representa gráficamente (en papel milimetrado preferentemente) los resultados reflejados en la tabla: Posición en función del tiempo de un móvil, respecto de un origen fijo. T (s)

0.00

1.00

2.00

4.00

6.00

8.00

12.00

16.00

20.00

X (cm)

5.0

13.0

25.0

37.0

48.0

69.0

110.0

133.0

156.0


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TEMA 3: METROLOGÍA. CUESTIONES: 1. Definición de metrología: 2. Justifica con un comentario la importancia de realizar una medida de calidad. 3. Relaciona los conceptos siguientes con la medida: a. Comparabilidad b. Intercambiabilidad c. Compatibilidad d. Intercomparación. 4. ¿Qué significan las silgas BIMP? ¿Cuál es la función de este organismo? 5. Enumera las funciones que desempeña el Centro Metrológico Nacional (CEM). 6. Diferencia entre un laboratorio de calibración y un laboratorio de ensayo acreditado por ENAC. 7. Copia de la tabla de campos metrológicos el apartado de longitud y el apartado de tiempo (subcampos y patrones). 8. ¿Qué factores o circunstancias hacen que deben calibrarse los instrumentos de medida periódicamente? 9. Define los siguientes conceptos relacionado con la calibración: a. Verificación. b. Bloque patrón. c. Tolerancia d. Trazabilidad 10. Diferencia entre un patrón primario y un patrón secundario. 11. ¿En qué consiste el informe de calibración de un instrumento de medida? 12. ¿Por qué son importantes las condiciones ambientales en un laboratorio metrológico? 13. ¿Cuáles son las condiciones ambientales habituales en un laboratorio de ensayos? 14. Pon ejemplos de errores que puede cometer el operador en una medición. 15. ¿Cómo pueden influir las condiciones ambientales en la medición de una pieza metálica? 16. ¿Qué es el error de cero? Pon un ejemplo con un instrumento de medida donde pueda darse este tipo de error. 17. Indica todos los instrumentos de medida que recuerdes para medir: ángulos, temperatura y propiedades eléctricas. 18. Diferencia entre una medida directa y una medida indirecta. Ejemplos de estos dos tipos de medidas. 19. Diferencia entre un calibre de lectura analógica y un calibre digital. Ventajas y desventajas de cada uno de ellos. 20. Dibuja en esquema una regla y el nonio que permite medir con ella. GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS

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21. Indica las distintas partes del calibre en el dibujo:

22. Indica la precisión de un calibre: 1/10; 1/20 y 1/50. 23. Indica la medida e incertidumbre de los calibres representados.


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24. Busca información en internet sobre los distintos calibres que se pueden encontrar. 25. Haz un dibujo esquemático de un micrómetro. 26. ¿Para qué sirve el tornillo moleteado del micrómetro? 27. Principio de funcionamiento de un micrómetro o palmer. 28. Enumera los distintos usos de un micrómetro. 29. ¿Cómo controlarías el error de cero de un micrómetro? 30. Indica las medidas e incertidumbres expresadas en los micrómetros de las figuras siguientes:


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31. Posibles errores en la medición con micrómetro. 32. Influencia de la temperatura en la medición con micrómetro. 33. ¿Qué es más preciso: un micrómetro con nonio o sin él? 34. ¿Qué es un goniómetro? 35. ¿En qué unidades se dan los resultados de medida del goniómetro? 36. ¿Qué es un ángulo complementario? ¿Y un ángulo suplementario? 37. Transformar 25,1456º decimales en grados sexagesimales 38. Transformar 17º15´56” en grados decimales. 39. ¿Qué medidas indican las figura siguientes?

40. Principio de funcionamiento del esferómetro. ¿Cómo influye el diámetro del disco graduado en la medida de este equipo? 41. Haz un dibujo que explique la relación matemática que se obtiene para calcular el radio de una esfera cuando medimos con un esferómetro. ¿Qué mide exactamente el esferómetro? 42. ¿Cuál es la utilización principal de un reloj comparador? 43. ¿Qué errores se pueden cometer en las medidas con un reloj comparador? 44. ¿Qué precisión tiene un reloj comparador analógico habitualmente? ¿Y uno digital? 45. ¿Qué es un reloj palpador? Pon un ejemplo donde crees que puede utilizarse en la fabricación de un objeto. 46. ¿Podemos medir con un reloj comparador un pequeño orificio o una hendidura en una pieza? ¿Cómo lo haríamos? 47. Dibuja un reloj comparador con una medida de 3,65 ± 0,01 mm. 48. Objetos o procedimientos de fabricación donde es importante la rugosidad de la superficie. 49. ¿Qué es un rugosímetro? GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS

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50. Definición de calibración de un equipo de medida. 51. Define los conceptos relacionados con calibración: a. Corrección b. Desviación c. Etiqueta de calibración 52. Indica la clasificación de las masas patrón en función de su exactitud. 53. ¿Qué son las galgas? ¿Cuántos tipos de galgas conoces? 54. ¿Para qué sirve un calibre o tampón PASA/NO PASA? 55. ¿En qué situaciones crees que puede ser necesario disponer de un mármol de planitud? 56. Una vez leídos los procedimientos de calibración (orientativos) del tema establece un guión para realizar la calibración de un esferómetro o de un reloj comparador.


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CUESTIONES TEMA 4: ESTADÍSTICA APLICADA AL LABORATORIO. 1. Define los siguientes conceptos estadísticos: a) Desviación absoluta b) Desviación media c) Rango 2. Propiedades de las distribuciones normales o Gaussianas. 3. Realiza la representación gráfica de los siguientes valores en un gráfico de líneas, en un gráfico de columnas y en un diagrama circular. Valor

11

12

13

14

15

Frecuencia

4

8

4

12

4

4. Se ha realizado una gravimetría completa de Ca en un mineral obteniéndose los siguientes resultados de Ca por cada 100 mL de agua: 0,04045

0,04040

0,04038

0,04042

0,04035

0,04042

0,04044

0,04045

0,04038

0,04039

0,04043

0,04041

0,04042

0,04039

0,04040

Calcular:

a) El valor medio, la moda y la mediana b) Calcular la desviación estándar 5. Se ha analizado el contenido de un tóxico en sangre a una muestra de 10.000 individuos. El intervalo que incluye el 95 % de los datos, centrados respecto del valor medio, viene determinado por los límites 0,1380 y 0,1460 ppm. a) Calcular el valor medio. b) Calcular la desviación estándar de la población. c) Qué porcentaje de individuos tiene un valor por encima de 0,1490 ppm? 6. En el análisis de 10.000 muestras de un agua mineral hemos obtenido que el nivel medio de bicarbonatos en el agua es de 220 mg/litro con una desviación estándar de 25 mg/litro. Encontrar el número de muestras que se encuentran en los siguientes intervalos

a) Más de 260 mg/litro b) Menos de 175 mg/litro c) Entre 255 y 280 mg/litro d) Entre 170 y 240 mg/litro e) Si el 3% de las botellas son rechazadas por tener un contenido demasiado alto en bicarbonatos. Indicar el contenido en bicarbonatos que supondrá el rechazo de una botella.


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7. A partir de la siguiente tabla de valores: 61 70 65

53 68 68

72 65 70

58 59 57

69 70 58

a) Calcular el valor medio, la moda y la mediana b) Calcular el rango y la desviación estándar. 8. En el análisis de 2.000 muestras de un mineral de cobre hemos obtenido que el porcentaje medio del elemento cobre en las muestras es del 36,5 % con una desviación estándar de 2. Encontrar el número de muestras que se encuentran en los siguientes intervalos: a) > 36,5 b) Entre 34,5 y 38,5 c) Entre 34,5 y 36,5 d) < 32,5 e) > 42,5 9. Se ha analizado el número de horas de funcionamiento de un lote de 8.000 bombillas. El intervalo que incluye el 80 % de los datos, centrados respecto del valor medio, viene determinado por los límites 24 y 30 días. a) Calcular el valor medio. b) Calcular la desviación estándar de la población. c) ¿Qué porcentaje de bombillas se fundirán antes de 20 horas de funcionamiento? 10. Un grupo de estudiantes ha realizado 30 preparaciones de oxalato de sodio para un determinado ensayo. Los datos obtenidos por cálculos con los datos experimentales han sido los siguientes: media aritmética: 0,25 M y la desviación estándar de 0,08 M. Calcular: a) ¿Qué valores es previsible que se encuentren en el 20 % central de la serie? b) Si consideramos que una concentración superior a 0,30 M e inferior a 0,20 M no son aceptables, ¿qué porcentaje de preparaciones se han de descartar? 11. Dibuja una curva que se corresponda con una distribución normal e indica en el mismo dibujo los siguientes aspectos: el valor medio, la desviación estándar, superficie de la curva, los valores 2s, -2s, 3s, -3s. 12. Calcular la media y la desviación estándar de la siguiente serie de valores. Valor

15

25

35

45

55

65

75

Frecuencia

1

8

10

9

8

4

2


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EJERCIOS TEMA 5 ESTADÍSTICA: INTERVALO DE CONFIANZA. “t” DE STUDENT. 1.- Una serie de analíticas realizadas sobre la concentración de Cr6+ en un agua residual de origen industrial ha proporcionado los siguientes valores (en ppm): 0,25

0,27

0,22

0,29

0,23

a) Representar el resultado final con un intervalo de confianza del 90, 95 y 99 %. DATOS: MEDIA: 0,252 DESVIACIÓN ESTÁNDAR: 0,02863564…

2.- Los datos siguientes corresponden a la concentración, en ppm, de monóxido de carbono contenido en los gases de combustión: 1,84

1,92

1,94

1,92

1,85

1,91

Expresa el resultado correctamente con el intervalo de confianza del 95%. DATOS: MEDIA: 1,8966… DESVIACIÓN ESTÁNDAR: 0,0413…

CRITERIOS PARA EL DESCARTE DE DATOS SOSPECHOSOS: 3.- Hemos efectuado una determinación del porcentaje en peso de un ácido ogánico de una muestra y hemos obtenido los siguientes resultados: 30,8

31,6

33,1

37,2

29,4

Aplicar los criterios de aceptación 2,5d; 4d y Q a la serie para averiguar si algún valor se puede rechazar.

4.- Para la siguiente serie de datos: 10

15

20

50

70

Mostrar los valores que se rechazarían al aplicar cada uno de los criterios de aceptación de valores sospechosos: a) Criterior Q (90%); b) Criterio 2,5d; c) Criterio 4d; d) Criterio R (95%) y e) Criterio 2s.


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TEMA 6: DENSIDAD, VISCOSIDAD Y TENSIÓN SUPERFICIAL 1. Indica los tres estados de agregación de la materia. 2. Características fundamentales de los líquidos. 3. Enuncia los tres postulados de la teoría cinético-molecular. 4. Indica cómo influye la temperatura en el comportamiento de un gas según la teoría cinética. ¿Y la presión? 5.

Diferencia entre una propiedad general y una propiedad específica de la materia. Ejemplos de ambas.

6. ¿Qué es una propiedad físico-química de la materia. Ejemplo de propiedades físico-químicas del agua. 7. Definición de fluido. 8. Enunciado del principio de Pascal para los fluidos. 9. Diferencia entre un régimen de circulación de un fluido por una tubería laminar y régimen turbulento. 10. Condiciones que debe cumplir un fluido ideal. 11. Ecuación de continuidad. Explica cada uno de los componentes de la fórmula. 12. Los tipos de energía de un fluido que circula por una tubería son: ………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………. 13. Enuncia el teorema de Bernoulli. 14. Explica con tus palabras el efecto venturi como aplicación del teorema de Bernoulli. 15. Copia la ecuación fundamental de la hidrostática y explica el significado de cada uno de sus términos. 16. Dibuja un tubo en “U” con agua y aceite. ¿De qué depende la altura de cada fluido en las ramas del tubo en “U”? 17. Enunciado del principio de Arquímedes. 18. Definición de “empuje” de un cuerpo sumergido en un fluido. 19. ¿Qué significa que: peso real del cuerpo = peso del líquido desalojado 20. Indica las fórmulas y unidades de la densidad absoluta y del peso específico con sus unidades en el sistema internacional. 21. ¿Cómo influye la temperatura en la densidad de los fluidos? 22. ¿Qué es la densidad relativa? 23. Pon un ejemplo que explique el concepto de densidad aparente de un material. 24. Relación entre el peso específico y la densidad. 25. Enumera los métodos usados para la determinación de la densidad en el laboratorio. 26. Dibuja un densímetro con la escala correctamente representada. Indica todas su partes.


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27. Diferencia entre una balanza hidrostática y una balanza granatario. 28. Si no dispusieras de un picnómetro en el laboratorio, ¿qué podríamos utilizar? 29. ¿En qué se basa la determinación de la densidad de un líquido con balanza de Mohr-Westphal? 30. Describe con tus palabras que es un densímetro 31. Diferencia entre densímetro y areómetro. 32. Enumera todos los tipos de areómetros que conozcas. 33. ¿Qué es un grado Brix? 34. Busca la concentración en grados Baumé de los siguientes ácidos: HCl, HNO3, H2SO4,… y a qué densidad se corresponden. 35. Calcula la densidad de un ácido más denso que el agua con 47 ºBé. 36. ¿En qué unidades medimos la densidad de los gases? 37. Explica un procedimiento que pueda medir la densidad de un gas. 38. Definición de viscosidad 39. Diferencia entre un líquido viscoso y un líquido no viscoso. Ejemplos. 40. Indica la fórmula de la viscosidad identificando cada uno de los factores y sus unidades. 41. Diferencia entre viscosidad absoluta o dinámica y viscosidad relativa o cinemática. 42. ¿Qué significa un aceite de viscosidad SAE 20W-50? 43. ¿Para qué tipo de productos se utiliza la viscosidad ISO? 44. ¿Cómo influye la temperatura en la viscosidad de un líquido? ¿y en la de un gas? 45. Definición de reología 46. Diferencia entre un fluido newtoniano y uno no newtoniano. 47. Define los siguientes tipos de fluidos no newtonianos: pseudoplásticos, plástico de bingham y fluido reopéctico. 48. Enumera los procedimientos que conoces para determinar la viscosidad de un líquido en el laboratorio. 49. ¿Qué es un grado Engler, ºE? 50. Dibuja un viscosímetro Ostwald (no olvides la zona del capilar). 51. La viscosidad que determina un viscosímetro de Cannon-Fenske es ¿absoluta o cinemática? 52. ¿Qué tenemos que observar en un viscosímetro copa Ford cuando realizamos la medida de viscosidad de un líquido? 53. ¿Qué indican los números de los orificios o tuercas de caída del viscosímetro copa Ford? 54. ¿Cuál es el principio de funcionamiento de un viscosímetro rotacional? 55. ¿Qué medimos en un viscosímetro de caída de bola? ¿Hay diferentes bolas para realizar las medidas? De que tipo 56. Definición de tensión superficial. Unidades en el sistema internacional. 57. Copia el enunciado de la ley de Tate. Explica este mismo concepto con tus palabras. GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS

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58. ¿Cómo influye la tensión superficial en el ascenso de un líquido por un capilar? 59. Explica el fenómeno de formación del menisco en una bureta en relación a la tensión superficial. 60. ¿Qué ocurre cuando dos pompas de jabón de distinto tamaño se ponen en contacto? ¿Qué ocurre si este contacto se realiza a través de un tubo? 61. Define el concepto de mojabilidad. Puedes ayudarte de un dibujo. 62. ¿Qué función tiene un tensioactivo sobre las propiedades de un líquido? 63. Explica brevemente como un tensioactivo puede ayudar a la limpieza de una superficie con grasa. 64. Pon tres ejemplos donde se observe la incidencia de la tensión superficial. 65. Explica con tus palabras como se construye un estalagmómetro. 66. ¿Qué es la constante K de un estalagmómetro? 67. Explica el método Du Nouy para determinar la tensión superficial de un líquido.


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TEMA 7: PUNTOS DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN, CALOR LATENTE. 1. Relación entre energía térmica y movimiento de los átomos. 2. Explica con tus palabras qué entiendes por calor. 3. Completa la frase: “la temperatura es una medida del nivel de agitación……………………… 4. Diferencia entre calor y temperatura. 5. ¿Qué es una propiedad termométrica? 6. Condiciones necesarias para definir una escala termométrica. 7. Relación matemática entre la escala Celsius de temperatura y la escala Fahrenheit. 8. Explica el fenómeno de transmisión del calor por conducción. 9. ¿Cómo se produce la transmisión del calor por convección en un vaso de precipitados calentado con una placa calefactora? 10. Definición de radiación. ¿Qué radiaciones son más energéticas? 11. Explica cada uno de los factores de la ecuación calorimétrica siguiente indicando sus unidades: Q = c · m · (Tf - Ti) 12. Unidades de calor en el sistema internacional, relación entre esta unidad y la caloría. 13. El calor específico del agua es 1 cal/g.ºC y la de la plata 0,060 cal/g.ºC. Explica con tus palabras que ocurrirá cuando calentamos 100 gramos de agua y cuando calentamos 100 gramos de plata. ¿Cuánto calor tendremos que suministrar en cada caso para elevar la temperatura 10 ºC? 14. Calcula la temperatura de equilibrio conseguida en un calorímetro cuando ponemos en contacto 250 gramos de agua a 39 ºC y 150 gramos de agua a 17 ºC. Despreciar el equivalente en agua del calorímetro en este caso. 15. Calcular el calor específico de un metal desconocido si 30 gramos de este calentados hasta 90 ºC y después de introducidos en un calorímetro consiguen elevar la temperatura de 100 gramos de agua en 1,5 ºC. 16. Definición de capacidad calorífica. 17. Unidades para expresar el calor específico. 18. ¿Cuál es el objetivo de la calorimetría? 19. Enuncia la ley fundamental de la calorimetría. 20. Explica en qué consiste un calorímetro. 21. ¿Por qué necesitamos conocer la constante o equivalente en agua de un calorímetro? 22. El estado de agregación líquido según la teoría cinética. 23. ¿Cuáles son los cambios de estado progresivos? ¿Cuáles los regresivos? 24. Explica cómo se produce la vaporización de un líquido. 25. Explica cómo se produce la solidificación de un líquido. GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS

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26. Dibuja un esquema que represente los distintos cambios de estado entre los distintos estados de agregación. 27. Representa en un esquema el proceso de sublimación progresiva. 28. ¿Qué es el calor latente de fusión? ¿Qué valor tiene para el agua? 29. Explica cómo influye la atracción molecular en el proceso de vaporización. 30. ¿Cuándo hay que suministrar más calor: a un gramo de hielo para que pase a ser agua líquida o a un gramo de agua para que se convierta en vapor? Razona la respuesta. 31. Explica los cambios de calor producidos desde que tenemos un vaso de hielo a -10 ºC hasta que se convierte en vapor a 120 ºC. Realiza una gráfica temperatura/tiempo. 32. Diferencia entre calor sensible y calor latente 33. Leyes que rigen los fenómenos de fusión o solidificación. 34. ¿Cómo varía el punto de fusión de una sustancia con la presión? Puedes poner como ejemplo el agua. 35. ¿Qué son las propiedades coligativas? 36. ¿Por qué se utiliza la molalidad para expresar la concentración de una disolución cuando hablamos de propiedades coligativas? 37. Definición de presión de vapor de un líquido. 38. ¿Cómo podemos conocer experimentalmente la presión de vapor de un líquido? 39. Expresión de la ley de Raoult. 40. ¿Cómo afecta al punto de ebullición de una sustancia el añadir una pequeña cantidad de soluto? ¿Y al punto de fusión? 41. ¿Qué es la constante ebulloscópica? Relación matemática. Unidades. Valor de esta constante cuando el disolvente es el agua. 42. En 280 g de agua se disuelven 34 gramos de NaCl. Determinar el punto de ebullición y el de congelación de la solución resultante. Masa molecular del NaCl = 58,5 g/mol.


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TEMA 8: ÍNDICES DE REFRACCIÓN E ÍNDICE DE ROTACIÓN ESPECÍFICA. 1. Indica la velocidad de propagación de la luz en el vacío. 2. Explica el fenómeno de la difracción de la luz desde el punto de vista de la teoría ondulatoria. 3. Representa con un esquema la dispersión de luz blanca que pasa a través de un prisma. ¿Por qué se produce esta dispersión? 4. Diferencia entre una onda transversal y una onda longitudinal. 5. ¿Qué es una onda electromagnética? 6. Explica los siguientes parámetros de una onda: amplitud, periodo y frecuencia. Puedes ayudarte con un dibujo. 7. Fórmula que relaciona la velocidad de una onda con la longitud de onda y la frecuencia o el periodo. 8. Explica el efecto fotoeléctrico que se origina por incidencia de la luz sobre una superficie metálica. 9. ¿Qué es un cuanto de energía? 10. ¿Cuál es el valor de la constante de Planck y en qué unidades se expresa? 11. Explica con tus palabras que significa la expresión: “la luz tiene naturaleza dual: corpuscular y ondulatoria. 12. Indica distintas características de la luz. 13. ¿Cómo podemos comprobar que la luz se propaga en línea recta? 14. La velocidad de la luz en el vacío tiene un valor de …………………………….. m/s. ¿Y cuál es la velocidad en el aire? ¿Y en el agua? ¿y en el vidrio? 15. Explica con un dibujo el fenómeno de reflexión de la luz. 16. ¿Qué ocurre cuando decimos que la luz se refracta? 17. Indica con tus palabras que es el índice de refracción. ¿Qué unidades tiene el índice de refracción? ¿Qué valores son habituales para los líquidos? 18. Busca un dibujo o foto en distintos medios o haz tu mismo una foto donde se observe el fenómeno de refracción de la luz. 19. ¿Dónde circula más rápido la luz: en un cuerpo donde el índice de refracción vale 1,6 ó en un cuerpo con un índice de refracción 1,4? 20. Expresión matemática de la ley de Snell. ¿Qué indica cada parámetro de la fórmula? 21. Concepto de ángulo límite. Puedes ayudarte de un dibujo para la explicación. 22. Realiza un dibujo que represente la formación de un ángulo crítico o límite por incidencia de un rayo luminoso. 23. Explica con tus palabras el principio de funcionamiento de un refractómetro de ángulo límite. 24. ¿Para qué sirve un compensador en refractometría? GS – ENSAYOS FÍSICO-QUÍMICOS

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25. Limitaciones en el uso del refractómetro. 26. Indica los tipos de refractómetros que aparecen en el tema. 27. Enumera los factores que influyen en el índice de refracción. 28. Indica los distintos tipos de refractómetros que aparecen en el tema. 29. Representa con un esquema el fenómeno de polarización de la luz. 30. ¿Qué ocurre con la luz cuando atraviesa un polarizador? 31. Diferencias y semejanzas entre polarizador y analizador en un polarímetro. 32. ¿Qué características tiene el ángulo de polarización? 33. Definición de polarización por reflexión. 34. Ley de Brewster. 35. Explica con tus palabras por qué las gafas polarizadas evitan gran parte de los reflejos. 36. ¿Qué significa que un material sea bi-refringente? 37. ¿Qué rayo tiene más velocidad el rayo ordinario o el rayo extraordinario. 38. ¿De qué factores depende el retardo que se produce entre dos rayos que circulan por un material bi-refringente? 39. Dibuja un prisma de Nicol indicando sus componentes y ángulos de pegado. 40. ¿Por qué un material dicroico favorece la polarización de la luz? 41. Aplicaciones de la polarimetría. 42. ¿Qué es una sustancia ópticamente activa? Diferencia entre levógiro y dextrógiro. 43. Los isómeros ópticos o ……………………. presentan las mismas propiedades físicas y químicas pero se diferencian en que desvían el ……………….. de la luz polarizada en diferente ………………….., uno hacia la derecha (en orientación con las manecillas del reloj), se representa con la letra ………………..o el signo “+” y otro a la ……………….. y se presenta con la letra “L” o el signo …………. 44. Enumera los factores que influyen en el índice de rotación específica.


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Problemas: REFRACCIÓN: 1. Un rayo luminoso que se propaga por el aire alcanza la superficie del agua con un ángulo de incidencia de 15º, y se producen los fenómenos de reflexión y refracción. El índice de refracción del agua respecto el aire es de 4/3. Haz un dibujo esquemático de la situación y calcula los ángulos de reflexión y de refracción. a. Resultado: 15º y 11,19º 2. ¿Cuál es el ángulo de incidencia mínimo para el cual un rayo de luz que se propaga por un vidrio de índice de refracción nv = 1,6 se refleja totalmente al llegar a la superficie de separación entre este vidrio y el aire? El índice de refracción del aire es na = 1. a. Resultado: 38,68º 3. Un rayo de luz roja que se propaga por el aire incide sobre un vidrio con un ángulo de 30º respecto la dirección normal en la superficie del vidrio. El índice de refracción del vidrio para la luz roja vale nv = 1,5, y el índice de refracción del aire vale na = 1. Haz un esquema indicando las direcciones de los rayos reflejado y refractado, y calcula el valor de los ángulos que forman éstos rayos con la normal. a. Resultado: 30º y 19,47º b. Resultado: 697 nm 4. Un rayo de luz atraviesa una lámina de vidrio plana de 4 cm de espesor sobre la cual ha incidido con un ángulo de 30º. Debido a la refracción, cuando sale se ha desplazado una distancia D paralelamente a él mismo. Si sabemos que el índice de refracción del vidrio es 1,35; ¿cuál es la distancia D desplazada?

a. Resultado:

0,62 cm

5. Un rayo luminoso incide sobre una superficie de vidrio con un ángulo de incidencia de 50º. ¿Cuál será el ángulo de refracción si el índice de refracción es 1,5? a. Resultado: 30,71º 6. El índice de refracción del diamante es 2,5. ¿Cuál es el ángulo límite de la luz que pasa del diamante al aire? a. Resultado: 23,58º


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7. Un foco de luz está en el fondo de un estanque lleno de agua (n = 4/3) a un metro de profundidad. Emite luz en todas direcciones. En la superficie del agua se forma un círculo luminoso debido a los rayos que se refractan al pasar al aire. Fuera de este círculo los rayos se reflejan totalmente y no salen al exterior. Calcula el radio de este círculo. a. Resultado: 1,13 m 8. Los índices de refracción del agua y de un vidrio son 1,33 y 1,54 respectivamente. Calcula el ángulo límite entre el vidrio y el agua. a. Resultado: 59,72º 9. Cuando el ángulo de incidencia de un rayo sobre un material es de 30º, el ángulo que forman los rayos reflejado y refractado es de 135º. Calcula el índice de refracción de este medio.

a. Resultado:

1,93

10. Un rayo de luz atraviesa una lámina de vidrio (n = 1,5) de caras plano-paralelas, con un ángulo de incidencia de 45º. El rayo emergente después de atravesar el vidrio se ha desplazado paralelamente al incidente una distancia de 0,18 cm. ¿Cuál es el grueso de la lámina? a. Resultado: 0,54 cm 11. Tenemos un prisma de 30º e índice de refracción para la luz amarilla de 1,3. Un rayo de luz amarilla incide sobre una de las caras y forma un ángulo de 12º. ¿Qué ángulo total  se ha desviado el rayo al atravesar el prisma?

Nota: para resolver este problema haz el dibujo correctamente y muy ampliado. Tienes que tener en cuenta las relaciones entre los ángulos y los triángulos que se forman. Resultado:


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9,49º


Problemas: POLARIZACIÓN:

1) Una disolución de un producto orgánico con una concentración del 5% colocada en un tubo porta-muestras de 20 cm. produjo una rotación en el polarímetro de 8,73º. ¿cuál será el ángulo de rotación de una disolución del 15 % si el tubo porta-muestras mide 10 cm? Solución: -

Primero se determina la rotación específica, aplicando la fórmula anterior:

[α ]20D = -

α c⋅l

=

8,73 = 87,3º 0,05 g / ml ⋅ 2dm

Como la rotación específica lo es para cada sustancia, se determina el ángulo de rotación como:

[α ]20D =

α c⋅l

⇒ α = [α ] ⋅ c ⋅ l = 87,3º⋅0,15

g ⋅ 1dm = 13,09º ml

2) Se introdujo una solución de un compuesto orgánico en un tubo de 20 cms y produjo una rotación de 38,73º. Un tubo igual con el disolvente puro produjo una rotación de 1,46º. Si la rotación específica es de [α ]D = 62,12º ¿cuál es la concentración de soluto? 20

Solución:

α = (38,73 − 1,46) = 37,27 º corregido l = 20 cm ó 2 dm

[α ]20D =


α c⋅l

⇒ 62,12º =

37,27 º g ⇒ c = 0,30 ó 30 g / 100ml 2⋅c ml

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TEMA 1: EL LABORATORIO DE ENSAYOS CUESTIONES

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