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ESTADOS DE LA MATERIA
SOLIDO
> Gran interacción intermolecular> Movimiento molecular muy
restringido> Estructura y volumen
propios
LIQUIDO
> Menor interacción intermolecular> Movimiento
molecular menos restringido
> Volumen propio> Estructura no propia
GAS
> Baja interacción intermolecular> Movimiento molecular no restringido
> Estructura y volumen no propios
Densidad � δS ≥ δL >> δG Volumen Molar � VS ≤ VL << VG
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FISICOQUIMICA I - FAyA - UNSE Dr. Claudio D. Borsarelli - 1 -
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soPROPIEDADES DEL ESTADO GASEOSO
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� El estado gaseoso es la forma menos agregada de la materia
� Las moléculas están muy separadas unas de otra y se mueven aleatoriamente.
� A diferencia de los estados líquido y sólido, en el estado gaseoso las moléculas solo entran en contacto cuando chocan entre si.
� La velocidad promedio de desplazamiento de las moléculas gaseosas depende de la temperatura.
Menor Temperatura Mayor Temperatura
Vectorvelocidad
LA ECUACION DE ESTADO
� El estado físico de una sustancia esta definido por sus propiedades físicas, tales como V, T, p, y n (n°de moles).
� Experimentalmente se observa que fijando 3 de estos parámetros el cuarto queda definido. Por ejemplo si se conocen V, T, y n � p queda automáticamente definida:
������ ����� = Ecuación de Estado
���
���� =
Ecuación de Estado para GASES IDEALES
Ejemplo:
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PRESION
��
���
�
�� ==�
FA
p
F A
p
F A
pEl SI de medidas define el pascal (Pa) como unidad de presión: 1 Pa = 1 N/m2
Nombre Símbolo Valorpascal 1 Pa 1 N m-2, 1 kg m-1s-1
bar 1 bar 105 Paatmósfera 1 atm 101325 Pa (760 torr)torr 1 Torr 133.32 Pamm de Hg 1 mmHg 133.32 Palibra por pulgada 1 psi 6.894757 kPacuadrada
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MEDICIÓN DE LA PRESIÓN
h
pex
p
p
A B
La presión de un gas contenido en un recipiente se mide con un MANÓMETRO.
En su forma más básica consiste en un tubo en U, el cual contiene un fluido manométrico* y con un extremo que se conecta al recipiente donde el gas está contenido.
En el plano AB, las presiones en cada rama están en equilibrio:
pA = pB
p = pex + pcolumna = pex + ρgh
*líquido con baja compresibilidad y volatilidad . Ej.: mercurio (Hg)
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TEMPERATURA
La TEMPERATURA, T, es una propiedad de los cuerpos materiales que nos indica en que dirección fluye la ENERGÍA CALÓRICA.
T iguales (equilibrio térmico)
Alta T Baja T
Flujo de energía como calor
Pared diatérmicaEl flujo de calor ocurre entre cuerpos que se encuentran a ≠ T.
Cuando ambos cuerpos alcanzan la misma T se dice que los cuerpos se encuentran en EQUILIBRIO TÉRMICO (Ley Cero de la termodinámica).
B
A
C
Si A está en equilibrio térmico con B y C, implica que B y C TAMBIÉN están en equilibrio térmico
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MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA
Basado en la LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA, de puede diseñar un dispositivo que permita las medición de T.
En la ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA se escogió el punto de fusión (0 °C) y ebullición (100 °C) de agua pura a 1 atm, como referencia. Así se define una escala de temperatura arbitraria que sirve para comparar el contenido calórico de diferentes cuerpos.
0 °C
100 °CLiquido con coeficiente de dilatación térmica lineal con la temperaturaEj: Hg.
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LEY DE BOYLE (p vs V, a T, n = cte)
V2
p2
V3
p3
p1
V1
pistón móvil
V4
p4
ISOTERMAS
Aumento de T
Pre
sión
, p
Volumen, V
ó 1
Vcte
pV
p =∝
Extrapolación
Aumento de T
Pre
sión
, p1/ VU
NID
AD
1: E
l Est
ado
Gas
eoso
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LEY DE CHARLES (V vs T, a p, n = cte)
p1
T1 , V1
pistón móvil
)C 273( ó °+×=∝ TcteVTVp1
pistón móvil
T2 , V2
0-273 °C
ISOBARAS
Extrapolación
Disminución de p
Vol
umen
, V
Temperatura, T (°C)
Independientemente de la presión y la sustancia gaseosa, todas las extrapolaciones a V = 0 coincide con -273 °C �
����������� ���� +°=��
Escala ABSOLUTA DE TEMPERATURA (KELVIN)
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LEY DE GAY-LUSSAC (p vs T, a V, n = cte)
p1
T1 , V=cte
pistón móvil
)( ó KTctepTp °×=∝
p2
T2 , V=cte
pistón móvil
0-273 °C
ISOCORAS
Extrapolación
Aumento de V
Pre
sión
, p
Temperatura, T (°C)
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p1
T =cten1, V1
pistón móvil
nVV m ×=
LEY DE AVOGADRO (V vs n, a p, T = cte)
Vm
00
ExtrapolaciónVol
umen
, V
n° moles, n
Vm = Volumen Molar del gas: 22.4 L/molp = 1 atm, T = 273 K
p1
pistón móvil
T =cten1, V1
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LEY COMBINADA DE LOS GASES
nTctepV ×=
De la observación empírica de las leyes anteriores se deduce que:
Experimentalmente se encontró que la cte de proporcionalidad es la misma, independientemente de la NATURALEZA del gas :
nRTpV =
R es la cte universal de los gases (no depende de la naturaleza del gas)
R8.314 J K-1mol-10.08206 L atm K-1mol-162.364 L Torr K-1mol-11.987 cal K-1mol-1
Un gas que obedece EXACTAMENTE la ecuación combinada se dice que es un GAS PERFECTO o IDEAL
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MEZCLAS DE GASES: LEY DE DALTON
pA
pB
+
pT = pA + pB
=
�� ==i
i
iiT V
RTnpp
pi = presión parcial
TiiT
i
T
ii pxp
TRV
VTR
pp
nn
x =�==
xi = fracción molar
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GASES IDEALES Y REALES
V
T
VL
VS
TebTfu
Extrapolación de comportamiento de gas ideal
p1
pistón móvil
p, n =cteT1, V1
GAS
p1
p, n =cteT2, V2
LIQUIDO
p1
p, n =cteT3, V3
SOLIDO
No hay sustancia alguna que se comporte como gas idealen TODAS LAS CONDICIONES de p y T.
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GASES IDEALES Y REALES
Moléculas o átomos gaseosos que poseen bajo peso molecular y poca reactividad química tienden a comportarse como GASES IDEALES en un amplio rango de T y p. Ej: H2, N2, Ar, Xe
En cambio, átomos o moléculas gaseosas con alto peso molecular, alta reactividad química o facilidad para interacciones moleculares (ej. puente hidrógeno, interacción dipolo-dipolo, etc.) tienden a comportarse como GASES IDEALES SOLO EN CONDICIONES DE BAJA PRESIÓN Y ALTA TEMPERATURA. Ej: H2O, NH3, C6H6
H—O—H
PuenteHidrógeno
C6H6
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GASES IDEALES Y REALES
Comportamiento de GAS IDEAL
Vale: pV = nRT
Moléculas con mayor energía cinética.
No hay interacción molecular
Comportamiento de GAS REAL
NO Vale: pV = nRT
Moléculas con menor energía cinética.
Hay interacción molecular
Mayor T ó baja pó alto V
Menor Tó alta pó bajo V
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