Transcript Leyes de Gases

P.V = n. R. T
LEYES
DE LOS GASES
Estados de la materia
GAS
LÍQUIDO
SÓLIDO
Gases:

Sustancia que existen en estado gaseoso en condiciones normales de
T° (25 °C) y P.
Sustancias que existen como gases
a T° amb y P atm.

Elementos
H2
Compuetos
HF
O2
HCl
N2
HBr
Cl2
HI
F2
He
CO
CO2
Ne
Ar
Kr
NH3
NO
NO2
Xe
SO2
Rn
SH2
CNH
Vapor: forma gaseosa de toda sustancia que existe en estado líquido o
sólido a T°amb y Patm.
Características de los gases:

Partículas de un gas se mueven con total libertad y tienden a
separarse, aumentando la distancia entre ellas hasta ocupar todo el
espacio disponible.

Adoptan la forma y ocupan el volumen del recipiente que los
contiene.

Partículas son independientes unas de otras y están separadas por
enormes distancias con relación a su tamaño.

Gran compresibilidad.

Cuando están en el mismo recipiente se mezclan total y
uniformemente.

Sus densidades son < que la de los sólidos y líquidos.

Incoloros en su mayoría, excepto: F2, Cl2 y NO2.


Partículas en constante movimiento recto. Cambian de dirección
cuando chocan entre ellas y con las paredes del recipiente. Las
colisiones son rápidas y elásticas.
Los choques de las partículas del gas con las paredes del recipiente
que lo contiene son los responsables de la presión que ejerce el gas
sobre toda la superficie con la que entran en contacto.
Unidades de presión:




Presión= Fza aplicada/área= 1N/m2=1 Pa
Fza= masa x aceleración= 1Kg x m/seg2= 1 N
Aceleración = velocidad/tpo = m/seg2
Presión atmosférica: fuerza que ejerce la
atmósfera (moléculas del aire) sobre la
superficie de la tierra. Depende de localización,
T° y condiciones climáticas. Se mide con
barómetro.
Leyes de los gases
 Ley de Boyle y Mariotte
 Ley de Charles y Gay-Lussac (1ª)
 Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª)
 Ley de Avogadro
 Ecuación general de los gases ideales
Teoría cinética de los gases
 Modelo molecular para la ley de Avogadro
 Modelo molecular para la ley de Boyle y Mariotte
 Modelo molecular para la ley de Charles y Gay-Lussac
Leyes de los gases
Ley de Boyle y Mariotte : (V vs P a T°= cte)
Simulación de la experiencia de Boyle:
http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashf
iles/gaslaw/boyles_law_graph.html
Leyes de los gases
Ley de Boyle y Mariotte :
“El volumen de un gas es inversamente
proporcional a la presión que soporta
(temperatura y cantidad de materia ctes)”.
V α 1/P (T ctes)
V = k/P
Leyes de los gases
Ley de Boyle y Mariotte – Gráficas:
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (1°): P=cte
efecto de la T° sobre el V.
Simulación de la experiencia de Charles y Gay Lussac
http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/flashfiles/gasla
w/charles_law.html
Ver video en
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/andared02/leyes_gas
es/index.html
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (1°):
“El volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura
absoluta (a presión y cantidad de materia constantes)”.
V α T (a n y P ctes)
V = k.T
donde k=nR/P
La T° debe estar en K. El kelvin es la unidad de temperatura de la escala
creada por William Kelvin sobre la base del grado Celsius. Es una de las
unidades del Sistema Internacional de Unidades.
Su importancia radica en el 0 de la escala kelvin denominado 'cero absoluto'
(−273,15 °C) y corresponde al punto en el que las moléculas y átomos de un
sistema tienen la mínima energía térmica posible. Ningún sistema
macroscópico puede tener una temperatura inferior. A la temperatura medida
en kelvin se le llama "temperatura absoluta", y es la escala de temperaturas
que se usa en ciencia, especialmente en física o química.
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (1°) :
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (1°):
El volumen se hace cero a 0 K
A P=1 atm y T°= 273 K, V=22.4 l para cualquier gas.
“El volumen de un mol de cualquier sustancia gaseosa es 22,4 l en
condiciones normales de presión y temperatura”
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (1°) – Gráfica:
200
180
160
P=0,5
Volumen (lt)
140
120
100
P=1
80
60
P=2
40
20
0
273
323
373
423
T(°K)
473
523
573
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (2°) :
“La presión de un gas es directamente
proporcional a la temperatura absoluta (a
volumen
y
cantidad
de
materia
constantes)”.
P (atm)
P a T (a n y V ctes)
P = k.T
T (K)
donde k=nR/V
Leyes de los gases
Ley de Charles y Gay Lussac (2°) :
Leyes de los gases
Ley de Avogadro
“El volumen que ocupa un gas, cuando
la presión y la temperatura se mantienen
constantes,
es proporcional
al número
de
partículas”.
V = k.n
V (L)
V α n (a T y P ctes)
donde k=RT/P
n
Leyes de los gases
Ley de Avogadro
“Volúmenes iguales de gases diferentes
contienen
el
mismo
número
de
partículas
(moléculas o átomos) y la presión y temperatura
se mantienen constantes”.
n1 = n2 (a T, P y V ctes)
NA= 6,022.1023 moléculas en un mol de moléculas o átomos en un mol de átomos.
mol: unidad que se utiliza para determinar cant. de sustancia o partículas.
Leyes de los gases
SIMULADOR
LEYES GASES
SIMULADOR
LEYES GASES
(a) Al aumentar la presión a volumen constante, la temperatura aumenta
(b) Al aumentar la presión a temperatura constante, el volumen disminuye
(c) Al aumentar la temperatura a presión constante, el volumen aumenta
(d) Al aumentar el número de moles a temperatura y presión constantes, el volumen aumenta
Leyes de los gases
Ecuación general de los gases ideales
Combinación de las tres leyes:
Boyle: V ~ 1/P si n y T= ctes
V~
Charles: V ~ T
Avogadro: V ~ n
nT
P
si n y P= ctes
=
RnT
P
si P y T= ctes
R es la cte de proporcionalidad, “constante de los gases”
y se calcula:
n = 1 mol
Ley de los gases
ideales:
P = 1 atm
PV = nRT
V = 22,4 lt
T = 273° K
R = 0.082 atm lt/ °K mol
R = 8.31 J/°K mol= 1.987 cal/°Kmol
Para dos condiciones diferentes del mismo gas:
P.V
T
=
P´. V´
T´
Teoría cinética de los gases
Entre 1850 y 1880 Clausius y Boltzmann desarrollaron
esta teoría, basada en la idea de que todos los gases se
comportan de forma similar en cuanto al movimiento de
partículas se refiere.
Boltzmann
Clausius
Teoría cinética de los gases. Modelo molecular:

Los gases están constituidos por partículas (átomos o moléculas) separadas por
espacios vacíos. Las partículas de un gas están en constante movimiento en línea
recta, al azar en todas la direcciones.

El volumen total de las partículas de un gas es muy pequeño (y puede despreciarse)
en relación con el volumen del recipiente que contiene el gas.

Las partículas de un gas chocan entre sí y con las paredes del recipiente que lo
contiene. Estos choque son elásticos, es decir, las partículas no ganan ni pierden
energía cinética en ellos. La presión del gas se produce por las colisiones de las
partículas con las paredes del recipiente.

La energía cinética de las partículas aumenta con la temperatura del gas.

Las fuerzas atractivas y repulsivas entre las partículas se pueden considerar
despreciables.
Teoría cinética de los gases
Modelo Molecular para la Ley de Avogadro
V = K n (a T y P ctes)
La adición de más partículas provoca un aumento de los choques contra
las paredes, lo que conduce a un aumento de presión, que desplaza el
émbolo hasta que se iguala con la presión externa. El proceso global
supone un aumento del volumen del gas.
Teoría cinética de los gases
Modelo Molecular para la Ley de Boyle y Mariotte
V = K 1/P (a n y T ctes)
El aumento de presión exterior origina una disminución del volumen, que
supone el aumento de choques de las partículas con las paredes del
recipiente, aumentando así la presión del gas.
Teoría cinética de los gases
Modelo Molecular para la Ley de Charles y Gay-Lussac
V = K T (a n y P ctes)
Al aumentar la temperatura aumenta la velocidad media de las partículas, y
con ello el número de choques con las paredes. Eso provoca un aumento
de la presión interior que desplaza el émbolo hasta que se iguala con la
presión exterior, lo que supone un aumento del volumen del gas.
Medidas de los gases
Un gas queda definido por cuatro variables:
 Cantidad de sustancia: n
 moles
 Volumen: V
 lt, m3, …
 Presión: P
 atm, mm Hg, Pa, bar
 Temperatura: T°
 °K
Unidades:

1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1,01325 bar = 101.325 Pa

°K = ºC + 273

1lt = 1dm3
P.V
T
fin
=
P´. V´
T´