Transcript Leyes de los gases

ÍNDICE
LEYES
DE LOS
GASES
ÍNDICE
Un gas queda definido por
cuatro variables:
 Volumen
 l, dm3, m3, …
 Presión
 atm, mm Hg o torr, …
 Temperatura
 ºC, K
 Cantidad de sustancia
 moles
Unidades:

1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1,01325 bar = 101.325 Pa

K = ºC + 273

1l = 1dm3
Leyes de los gases ideales
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Ley de Avogadro
El volumen de un gas es directamente
proporcional a la cantidad de materia (número de
moles), a presión y temperatura constantes.
A
presión
y
temperatura
constantes,
volúmenes iguales de un mismo gas o gases diferentes
contienen el mismo número de moléculas.
V (L)
V α n (a T y P ctes)
V = k.n
A P = 1 atm y T = 273 K, V = 22.4 l para cualquier gas.
Y por lo tanto, densidad de un gas = m/V
Ej para O2 en CNPT d= 32 g/ 22,4 l = 1,43 g/l
n
Leyes de los gases ideales
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Transformación isotérmica
Ley de Boyle y Mariotte
A temperatura constante, el volumen
de un gas es inversamente proporcional a la
presión que soporta .
V α 1/P (T cte)
Transformación isotérmica
V = k/P
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Leyes de los gases ideales
Transformación isobárica
Ley de Charles y Gay-Lussac (1ª)
A presión constante, el volumen que
ocupa un gas es directamente proporcional a su
temperatura absoluta.
El volumen se hace cero a 0 K
V α T (P cte)
V = k.T
A P = 1 atm y T = 273 K, V = 22.4 l para cualquier gas.
Leyes de los gases ideales
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Transformación isocórica
Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª) o Ley
de Amontons
P (atm)
A volumen constante, la presión
de un gas es directamente proporcional a
su temperatura absoluta.
P a T (a V cte)
P = k.T
T (K)
Estas Leyes con válidas para un gas ideal o perfecto pero los gases reales se
comportan de manera bastante similar, excepto cuando se encuentran a temperaturas
muy bajas y presiones muy elevadas. En estos casos se producen desviaciones.
Por ejemplo nunca el V de un gas puede ser 0
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Leyes de los gases ideales
Ecuación de los gases ideales
Por combinación de las tres leyes: surge la
Ecuación de Estado de un gas ideal
P.V
T
=
P´. V´
T´
Para 1 mol de un gas si P y T son CNPT
R se calcula para:
n = 1 mol
P = 1 atm
R = 0.082 atm L/ mol K
V = 22,4 l
T = 273 K
R = Constante de Regnault
Reemplazando se obtiene la
Ecuación general de los gases
ideales:
PV = nRT
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La Ecuación General permite calcular el valor de las variables para
cualquier cantidad de gas.
También permite vincular estas variables con la densidad de
cualquier gas:
Siendo n = m/M (masa / Masa molar)
P.V = m/M R.T entonces
P = m/V . R.T / M
P = d R.T / M O sea,
La presión del gas (cuya masa molar es M) surge de su densidad y
de la temperatura absoluta a la cual se encuentra.
Por lo dicho, se podrá calcular la M de un gas, conociendo los
valores de los restantes parámetros.
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Comportamiento real de los gases
El comportamiento real de los gases se expresa de manera matemática
modificando la ecuación general para considerar las fuerzas intermoleculares y y
sus volúmenes.
Se propone así la Ecuación de Van der Waals
En ella a y b son constantes que adquieren
diferentes valores para diferentes gases
Ley de Dalton de las presiones parciales
La presión ejercida por una mezcla de gases es la suma de las presiones que
cada gas ejercería si se encontrara sólo en el mismo recipiente.
Pt = P1 + P2 + P 3 + ….+ Pn
La fracción molar de un gas es la relación entre el número de moles de un gas
y y el número total de miles de los componentes gaseosos presentes en el
sistema.
XA = nA / nA + nB + … n n
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Comportamiento real de los gases
Ley de Graham de la difusión y la efusión
Se conoce como difusión de un gas a la mezcla gradual de moléculas de cierto gas con
las moléculas de otro en virtud de sus propiedades cinéticas. Es consecuencia del
movimiento aleatorio de las mismas y ocurre de manera gradual debido a las múltiples
colisiones que se generan.
Thomas Graham en 1832 encontró que en iguales condiciones de presión y temperatura
las velocidades de difusión de sustancias gaseosas son inversamente proporcionales a
la raíz cuadrada de sus masas molares.
Efusión es el proceso por el cual un gas bajo presión escapa de un recipiente a otro
pasando a través de una pequeña abertura. La velocidad de efusión de un gas también
se relaciona con la masa molar del gas: a menor masa molar la velocidad de escape es
mayor.