Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 8 Ondas

Calcule el ángulo límite de un rayo que atraviesa los medios T y B

Datos: nT = 1,31 y nB = 1,7

 

 

 
El ángulo limite SOLO se puede producir al incidir un haz de luz de un medio con índice de refracción mayor a un índice de refracción menor

nB > nT à el haz índice del medio B al medio T

 nB sen iL = nT sen r (Ley de Snell)

 

donde

nB = índice de refracción del medio B = 1,7

iL = ángulo de incidencia = ángulo limite

nT = índice de refracción del medio T = 1,31

r = ángulo de refracción = 90º

 

Reemplazando

sen iL = nT sen 90° / nB = 1,31 / 1,7 = 0,7706

iL = arco sen (0,7706) = 50,41º

                                                      

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 7 Electricidad

Se tiene un circuito electico con tres resistencias dispuestas en serie (R1 = 250 Ohm; R2 = 120 Ohm; R3 = 330 Ohm) conectado a una fuente de 35 Volt. Indique el valor de la corriente del circuito

 

V = R I (Ley de Ohm)

 

Donde

V = voltaje o diferencia de potencial = 35 V

R = resistencia

I = corriente

 

R1, R2 y R3 en serie

R123 = R1 + R2 + R3 = 250 Ω + 120 Ω + 330 Ω = 700 Ω

 

Reemplazando y despejando I

I = V / R123 = 35 V / 700 Ω = 0,05 A

 

 

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 6 Electricidad

¿Cuánto deberá aumentar la distancia entre dos cargas de 2 C cada una, que se repelen con una fuerza de 1,5 x 10^8 N, para que se reduzca a la mitad?

Dato: k = 9 x 10^9 N.m²/C²

 

F = k Q1 Q2 / D^2 (Ley de Coulomb)

 

donde

F = fuerza electrostática

k = constante de Coulomb = 9 x 10^9 N.m²/C²

Q1 = carga 1 = 2 C

Q2 = carga 2 = 2 C

D = separación entre ambas cargas

 

 

Reemplazando y despejando D

D = raíz (k Q1 Q2 / F)

 

Distancia original (D1)

F1 = 1,15 x 10^8 N

D1 = raíz (9 x 10^9 N.m²/C² 2 C 2 C/ 1,15 x 10^8 N) = 17,69 m

 

Distancia nueva (D2)

F2 = 1,15 x 10^8 N /2 = 0,575 x 10^8 N

D1 = raíz (9 x 10^9 N.m²/C² 2 C 2 C/ 0,575 x 10^8 N) = 25,02 m

 

 

ΔD = D2 – D1 = 25,02 m – 17,67 m = 7,33 m

 

 

 

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 5 Fisicoquímica

Una solución se encuentra compuesta por 10 gr de soluto y 300 gr de agua, Sabiendo que la densidad de dicha solución es 1,1 gr/cm³, determine la concentración de la solución expresada en gr/lt

 

 

Concentración (gr/lt) = masa soluto / volumen de solución

 

donde

masa de soluto = 10 gr

volumen de solución = masa solución / densidad

masa solución = masa de soluto + masa de agua = 10 gr + 300 gr = 310 gr

densidad = 1,1 gr / cm³ = 1,1 gr / ml (1000 ml / 1 lt) = 1100 gr/ lt

 

reemplazando

Concentración (gr/lt) = 10 gr / (310 gr /1100 gr /lt) = 35,48 gr/lt

 

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 4 Fisicoquímica

Se tiene una solución acuosa que contiene 0,1 moles de glucosa cada 500 ml de solución. Indique cuantos gramos de NaCl se debe agregar a un litro de dicha solución para sea isoosmolar con el plasma (310 miliosmoles).

Datos: Mr NaCl = 58,5 g

Considere disociación total de NaCl

 

Osm Plasma = Osm glucosa + Osm NaCl (iso osmolar)

 

donde

Osm plasma = 310 mosm/L = 0,310 osm/L

 

Osm glucosa = M glucosa = moles g / Vg (la glucosa no se disocia)

moles  g = moles de glucosa = 0,10 mol

Vg = volumen de glucosa = 500 ml = 0,5 L

 

Osm NaCl = osmolaridad de la solución = M i

M = molaridad de NaCl = moles / V

moles = masa / Mr

masa = masa de NaCl

Mr = masa molar = 58,5 gr/ mol

V = Volumen = 1 L

i = factor de Van´t Hoff = υ g

υ = número de iones por partícula = 2 (NaCl se disocia en 2 iones)

g = grado de disociación = 1 (totalmente disociado)

 

 

Reemplazando

Osm plasma – Osm glucosa = (masa / Mr) / V * (υ g)

 

despejando masa

masa = (Osm plasma – moles g / Vg) Mr V / ((υ g)

masa = (0,310 osm/ L – 0,10 mol/0,5 L) 58,5 gr 1 L / (2 *1) = 3,218 gr

 

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 3 Fisicoquímica

Un soluto presenta un flujo es de 8 x 10^-5 mol/cm².s  a través de una membrana de 22 mm de espesor. Sabiendo que su concentración interna es de 200 mmoles/lt y la externa 5 moles/lt, determine el valor de la permeabilidad para dicho soluto.

 

 φ = - D A ΔC / Δx (Ley de Fick)

 

donde

φ = flujo de partículas

A = Area de la membrana

Φ = φ / A = densidad de flujo = 8 x 10^-5 mol/cm².s 

D = coeficiente de difusión

Δx = espesor de la membrana = 22 mm = 2,2 cm

ΔC = variación de la concentración = Ci – Ce

Ci = concentración interna = 200 mmol/lt = 0,2 mol/dm³  (1 dm³/ 1000 cm³) = 0,2 x 10^-3 mol/cm³  

Ce = concentración externa = 5 mol/lt (1 dm³/ 1000 cm³) = 5 x 10^-3 mol/cm³

P = permeabilidad = D / Δx

 

Reordenando

Φ = P ΔC

 

Despejando P

P = Φ / ΔC = 8 x 10^-5 mol/cm².s / (5 x 10^-3 mol/cm³ -0,2 X 10^-3 mol/cm³ = 0,0167 cm/s

 

 

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 2 Fisicoquímica

Teniendo en cuenta los conceptos vistos sobre ósmosis, seleccione la opción correcta. Dos soluciones acuosas (A y B), están separadas por una membrana semipermeable pura y se encuentran a igual temperatura. El soluto de la solución A es glucosa y el de la solución B es NaCl totalmente disociado. Si la concentración de ambas soluciones es 0,01 molar, puede afirmar que:

 

Solución A (glucosa)

OsmA = M iA

 

Donde

OsmA = osmolaridad

M = molaridad = 0,01 M

iA= factor de Van´t Hoff = 1 (la glucosa no se disocia)

 

reemplazando

OsmA = 0,01 M 1 = 0,01 Osmolar

 

Solución B (NaCl)

 Osm B = M iB

 

Donde

OsmB = osmolaridad

M = molaridad = 0,01 M

iB= factor de Van´t Hoff de la solución B = υ g

υ = número de iones por molécula = 2

g = grado de disociación ó coeficiente osmótico = 1 (completamente disociado)

 

reemplazando

OsmB = 0,01 M 2 = 0,02 Osmolar

 

Soluciones

Isomolares = igual osmolaridad

Hipoosmolares = menor osmolaridad

Hiperosmolares = mayor osmolaridad

 

 

 

	a)         La solución A es hiperosmolar y hay flujo neto de agua desde la solución B hacia la solución A. Falso   OsmA < Osm B Hiperosmolar à mayor Osmolaridad
	b)        Ambas soluciones son isoosmolares y no hay flujo neto de agua. Falso   OsmA < Osm B Isoosmolar à igual osmolaridad
X	c)         La solución A es hipoosmolar y hay flujo neto de agua desde la solución A hacia la solución B. Verdadero   OsmA < Osm B Hipoosmolar à menor osmolaridad Flujo neto de A hacia B
	d)        La solución B es hipoosmolar y hay flujo neto de agua desde la solución A hacia la solución B.               Falso   OsmA < Osm B Hipoosmolar  à menor osmolaridad
	e)         La solución A es hiperosmolar y hay flujo neto de agua desde la solución A hacia la solución B.                Falso   OsmA < Osm B hiperosmolar à mayor Osmolaridad
	f)          La solución A es hipoosmolar y hay flujo neto de agua de la solución B hacia la solución A.               Falso   OsmA < Osm B Hipoosmolar  à menor osmolaridad Flujo neto de A hacia B

 

 

 

Biofísica UBA XXI 2P jun 23 T5 – 1 Fisicoquímica

Se tiene una solución acuosa de sacarosa cuya densidad es 1,1 g/ml en el interior de la campana de un osmómetro. En el extremo del sistema se coloca una membrana semipermeable pura y se coloca el dispositivo en un vaso de precipitados con agua destilada. Al llegar al equilibrio se observa que la altura de la columna del osmómetro ha alcanzado una altura de 900 mm. Calcule la osmolaridad de la solución de sacarosa sabiendo que el sistema se encontraba a 21 °C.

Datos: 1 atm=760 mmHg=1,013 x 10^6 barias=1,013 x 10^5 Pascal; g = 9,8 m/s² ; R = 0,082 l.atm/K.mol.

 

 

Π = Pcol

 

donde

Π = presión osmótica de la solución = Osm R T (ecuación de Van´t Hoff)

Osm = osmolaridad de la solución  

R = constante de los gases = 0,082 L.atm/mol.K

T = temperatura = 21ºC + 273 = 294 K

 

Pcol = presión hidrostática en la columna = δ g h

δ = densidad de la solución = 1,1 gr/ml = 1,1 g/cm³ = 1100 kg/m³

g = aceleración de la gravedad= 9,8 m/s²

h = altura de la columna = 900 mm = 0,90 m

 

Reemplazando

Pcol = 1100 kg/m³ 9,8 m/s² 0,90 m = 9702 Pa (1 atm / 101300 Pa) = 0,096 atm

 

Reemplazando y despejando Osm

Osm = Pcol / (R T) = 0,096 atm / (0,082 L.atm/mol.K * 294 K) = 0,0039 Osm/L