Transcript los gases

LOS GASES
 Parámetros que definen el estado de un gas:
- Presión (P)
- Volumen (V)
- Temperatura (T)
 (N/m2, Pascal, atm, cmHg)
 (m3, litros, cm3)
 (ºC, ºF, K)
 Al variar una de estas magnitudes las demás también se modifican y
estos nuevos valores definen un nuevo estado del gas
LEY DE BOYLE (1660)
 Al someter a cierta cantidad de gas a una transformación donde la
temperatura se mantenga constante, denominada transformación
isotérmica, se comprueba experimentalmente que:

Si la temperatura de cierta masa de gas se mantiene constante, el
volumen V de dicho gas será inversamente proporcional a la presión
P ejercida sobre él, es decir
P
(cmHg)
80
160
320
240
V (mm3)
60
30
20
15
Observación:

Influencia de la presión sobre la densidad: Se sabe que la densidad
de un cuerpo viene dada por ρ = m/V

Al aumentar la presión el volumen se reduce, en consecuencia la
densidad aumenta, ya que la misma masa se concentra en un
volumen menor
Esto se debe a que, como la masa del gas se mantiene constante,
entonces
m= ρV

Al duplicar P
V queda divido en
dos
La ρ se duplica
Al triplicar P
V queda dividido en
tres
La ρ se triplica
Al cuadruplicar P

V queda dividido en La ρ se cuadruplica
cuatro
La ρ es directamente proporcional a la presión
LEY DE CHARLES (1787)
 Al someter una cantidad determinada de gas a una transformación en
donde la presión se mantenga constante, conocida como
transformación isobárica, se observa experimentalmente que:

El volumen de una determinada masa de gas, mantenida a presión
constante, es directamente proporcional a su temperatura absoluta
Gráficos de Volumen en función de la temperatura
Observación

Relación entre la temperatura y la densidad:

Como el volumen de cierta masa gaseosa a presión constante, varía
con la temperatura, entonces la densidad (ρ = m/V) tendrá distintos
valores para las distintas temperaturas

Para una masa de gas constante se observa que:
Al duplicar T
Se duplica V
ρ queda dividida en 2
Al triplicar T
Se triplica V
ρ queda dividida en 3
Al cuadruplicar T
Se cuadruplica V
ρ queda dividida en 4

La ρ es inversamente proporcional a la temperatura
LEY DE GAY-LUSSAC
(1802)
 Al someter una cantidad determinada de gas a una transformación
en donde el volumen V permanece constante, conicidad como
transformación isométrica, se observa experimentalmente que:

La presión de un gas mantenido a volumen constante
directamente proporcional a la temperatura absoluta
es
EJEMPLOS
1.- Un recipiente contiene O2 está provisto de un pistón que le permite
variar la presión y el volumen. Se observa que a una presión de 2 atm
el gas ocupa un volumen de 20 litros. El gas se comprime lentamente
hasta que la presión alcanza un valor de 10 atm:
a) ¿Cuál es el nuevo volumen del gas?
b) Suponiendo que la densidad en el estado inicial es de 1,2 gr/L
¿Cuál será la nueva densidad?
2.- Un recipiente contiene un volumen V=10 litros de gas a una
temperatura inicial de 27 ºC. Calentando el conjunto y dejando que
el embolo del recipiente se desplace libremente, la presión del gas se
mantendrá constante mientras se expande. Si la temperatura final
del gas es 177 ºC:
a) ¿Cuál será el volumen final del gas?
b) Suponiendo que la densidad inicial del gas fuese 1,8 g/L. ¿Cuál
será la nueva densidad del gas?
LEY COMBINADA

La ecuación anterior, se reduce, a la ley de Boyle o Charles nuevamente,
si la temperatura o presión no cambian
ACTIVIDADES
1.- Cierta masa de gas sufre una transformación isotérmica, aplicando la
ley de Boyle, complete la siguiente tabla:
Estado
P (atm)
V (L)
I
0,5
12
II
1
III
1,5
IV
2
PV (atmL)
2.- Con los datos de la tabla anterior realiza un diagrama P (v)
3.- Suponga que el gas del ejercicio (1) en el estado I tiene una
densidad de 2 gr/L. Determina la densidad en los estados II, III y IV
4.- Cierta masa de gas sufre una transformación isobárica, aplicando
la ley de Charles, complete la siguiente tabla:
Estado
T(ºC)
I
-73
II
127
III
327
IV
527
T(K)
V (cm3)
150
5.- Suponga que el gas del ejercicio (5) en el estado I tiene una
densidad de 6 gr/L. Calcule su densidad en los estados II, III y IV
6.- Una masa gaseosa a la presión de 2,5 atm ocupa un volumen de
48 litros. ¿A que presión debe someterse, a temperatura constante,
para que su volumen aumente el 25 %?
7.- Un gas a presión constante tiene un volumen inicial de 10 litros, a
88ºC. Se enfría hasta que su volumen llega a 3,5 litros. ¿Cuál es su
temperatura final?
ECUACION DE ESTADO DE UN GAS IDEAL


según ley combinada

A temperatura y presión constante,
el
volumen
de
un
gas
es
proporcional a la masa del gas:
Expresando la masa del gas, en función del numero de moles (n) e
incluyendo una constante de proporcionalidad, esta proporción se
transforma en igualdad
COMENTARIOS

Si colocamos n moles de un gas en un recipiente, al medir su
presión, su temperatura y su volumen, siempre se cumple que el
producto PV es igual a nRT

Por ejemplo: si escogemos el volumen y la temperatura del gas, la
presión no la podemos escoger a nuestro gusto ya que la presión
tomará un valor de modo que se cumpla la relación PV=nRT
Se sabe experimentalmente que 1 mol de
gas a una temperatura de 0ºC o 273 K y a
presión de 1 atm ocupará un volumen de
22,4 litros

Al despejar R de la ecuación de estado y sustituir estos valores
tenemos que

El valor de R depende de las unidades utilizadas, en el sistema MKS o
SI: La presión se expresa en Pascal (N/m2) y el volumen se en (m3):

El numero de moles permite medir la «cantidad de sustancia» de una
muestra de gas, y está relacionado con su masa a través de la
siguiente relación n= m/M
Donde M es la masa molar en (gramos/mol) o (Kg/mol)
m es la masa en gramos o kilogramos
Recordar

Definición totalmente equivalente a «docena»
permite contar
«centena» , es decir
EJEMPLO: Una persona afirma que coloco 3,5 moles de un gas en un
recipiente de 8 litros de volumen y que la temperatura del gas alcanzo los
27ºC y su presión de 5 atm
a) ¿Pueden ser correctos estos valores?
b) Si comprobó que los valores de P, V y T eran correctos. ¿Cuál es el
numero de moles en el recipiente?
REPASO I
1.- Un recipiente de 16 litros contiene 200 gr de aire a 27ºC. ¿Cuál
es la presión del aire en dichas condiciones? M=29 gr/mol
2.- Un recipiente de 3 litros se llena con 0,23 moles de un
determinado gas a 300 K. ¿Cuál seria la presión del gas? ¿Cuántas
moléculas son?
3.-Un cilindro de 0,3 cm3 contiene 0,27 gramos de un determinado
gas a 340 ºC. ¿Cuál es la presión del gas? (M=18 gr/mol)
4.- Un recipiente de 3 litros contiene O2 a 20ºC y a una presión de
2,5x106 Pa. ¿Cuál es la masa del gas contenido en el recipiente?
(M=32 gr/mol)
5.- Un gas a una presión de 2 atm ocupa un volumen v. ¿Qué
sucede con el volumen si la presión se reduce a las ¾ partes?
6.- Una sala de 80 m3 contiene aire. Si la temperatura del aire se eleva
desde los 18ºC hasta los 25ºC. ¿ Cuanta masa de aire sale de la sala?
(considerando que la presión se mantiene constante e igual a 105 Pa)
(M=29 gr/mol)
7.- Un buzo se encuentra a 25 m bajo el nivel del mar donde la
temperatura es de 5ºC, cuando exhala una burbuja, cuyo volumen es de
1 cm3. Si la temperatura en la superficie del mar es de 20ºC. ¿Cuál es el
volumen de la burbuja al llegar a la superficie?
(ρ agua de mar=1025 Kg/m3) (Presión absoluta P=PO+ ρgh)