ley de gas

7/24/2019 ley de gas

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Leyes de Gases

1.- Qu es un gas?

Se denomina gas(palabra inventada por el cientfico flamenco Jan Baptista van Helmonten elsiglo XVII, sobre el latn chaos) alestado de agregacin de la materiaen el cual, bao ciertas

condiciones de temperatura ! presin, sus mol"culas interaccionan d"bilmente entre s, sinformar enlaces moleculares, adoptando la forma ! el volumen del recipiente #ue las contiene! tendiendo a e$pandirse, todo lo posible por su alta energa cin"tica%

&as mol"culas #ue constitu!en un gas casi no son atradas unas por otras, por lo #ue se muevenen el vaco a gran velocidad ! mu! separadas unas de otras,

' temperatura ! presin ambientaleslos gases pueden ser elementos como el idrgeno, elo$geno, el nitrgeno, el cloro, el flor ! losgases nobles, compuestos como el di$ido decarbono o el propano, o me*clas como el aire%

&os vapores! elplasma comparten propiedades con los gases ! pueden formar me*clasomog"neas, por eemplo vapor de agua! aire, en conunto son conocidos como cuerposgaseosos, estado gaseosoo fase gaseosa%

2.- Propiedades de un Gas

+l estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir , #ue las mol"culas del gas estnseparadas unas de otras por distancias muco ma!ores del tama-o del dimetro real de lasmol"culas% .esuelta entonces, #ue el volumen ocupado por el gas(V) depende de la presin (/),

la temperatura (0) ! de la cantidad o numero de moles ( n)%

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:

1% Se adaptan a la forma ! el volumen del recipiente #ue los contiene% 2n gas, al cambiar derecipiente, se e$pande o se comprime, de manera #ue ocupa todo el volumen ! toma la formade su nuevo recipiente%3% Se dean comprimir fcilmente% 'l e$istir espacios intermoleculares, las mol"culas se puedenacercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presin%

4% Se difunden fcilmente% 'l no e$istir fuer*a de atraccin intermolecular entre sus partculas,los gases se esparcen en forma espontnea%

5% Se dilatan, la energa cin"tica promedio de sus mol"culas es directamente proporcional a latemperatura aplicada%
https://es.wikipedia.org/wiki/Jan_Baptista_van_Helmonthttps://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/CNPThttps://es.wikipedia.org/wiki/Gases_nobleshttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)https://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Airehttps://es.wikipedia.org/wiki/Jan_Baptista_van_Helmonthttps://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_agregaci%C3%B3n_de_la_materiahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/CNPThttps://es.wikipedia.org/wiki/Gases_nobleshttps://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_(estado)https://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_(estado_de_la_materia)https://es.wikipedia.org/wiki/Vapor_de_aguahttps://es.wikipedia.org/wiki/Aire


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3.-Variables que afectan el comportamiento de los gases

Presin!+s la fuer*a eercida por unidad de rea% +n losgases esta fuer*a acta en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente%&a presin atmosf"rica es la fuer*a eercida por la atmsfera sobre los cuerpos #ue estn en la

superficie terrestre% Se origina del peso del aire #ue la forma% 6ientras ms alto se alle un

cuerpo menos aire a! por encima de "l, por consiguiente la presin sobre "l ser menor%

"emperatura! +s una medida de la intensidad del calor,! el calor a su ve* es una forma de energa #ue podemos medir en unidades de caloras%7uando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno fro, el calor flu!e del cuerpo calienteal cuerpo fro%&a temperatura de un gas es proporcional a la energa cin"tica media de las mol"culas del gas%' ma!or energa cin"tica ma!or temperatura ! viceversa%&a temperatura de los gases se e$presa en grados 8elvin%

#antidad! &a cantidad de un gas se puede medir enunidades de masa, usualmente en gramos% 9e acuerdo con el sistema de unidades SI, la

cantidad tambi"n se e$presa mediante el nmero de moles de sustancia, esta puede calcularsedividiendo el peso del gas por su peso molecular%

$.- %a teor&a cintica

&a teora cin"tica de los gases se enuncia en los siguientes postulados, teniendo en cuenta un gasideal o perfecto:1% &as sustancias estn constituidas por mol"culas pe#ue-simas ubicadas a gran distancia entre s;su volumen se considera despreciable en comparacin con los espacios vacos #ue a! entre ellas%3% &as mol"culas de un gas son totalmente independientes unas de otras, de modo #ue no e$iste

atraccin intermolecular alguna%4% &as mol"culas de un gas se encuentran en movimiento continuo, en forma desordenada; cocanentre s ! contra las paredes del recipiente, de modo #ue dan lugar a la presin del gas%5% &os co#ues de las mol"culas son elsticos, no a! p"rdida ni ganancia de energa cin"tica,aun#ue puede e$istir transferencia de energa entre las mol"culas #ue cocan%


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).- #onceptos Pre*ios

Primera le+ para un sistema cerrado! +n todo proceso se cumple #ue el calortransferido al o por el sistema es igual al trabao reali*ado por o sobre el sistema mas el

cambio de su energa total interna%Q , /

9ondeQ!calor transferido% /uede ser (=) o (>)!trabao reali*ado puede ser (=) o (>)/!cambio de la energa interna/ara el estudio de ?gases ideales ! reales@, se estudiara dentro de un sistema cerrado, para fines

prcticos ! llevar a cabo los analisis%

0nerg&a interna de un gas! &a energa interna #ue contiene un as esta ligadodirectamente a la temperatura absoluta en #ue se encuentra el gas ! de sus grados de libertad(i) #ue obedecen al numero de tomos #ue conforman las mol"culas% +stas propiedades

podemos e$presarlo mediante la formula

&os grados de libertad de un gas se identifican mediante los siguientesvalores Aas monoatmico i4 Aas diatmico i < Aas triatmico i C

#alores espec&ficos + capacidades calor&ficas de un gas! +l calor especifico delos slidos ! l#uidos permanecen casi constantes con los cambios de presin ! temperatura;sin embargo los gases, como son mas factible de enfriarse manteniendo la presin constante oel volumen constante tiene sus calores especficos ! capacidad calorfica para cada caso%

1.- #alor especifico a presin constante #p9ondeQ 7alorm masa" diferencia de temperatura

2.- #alor especifico a *olumen constante #*9ondeQ 7alorm 6asa", 9iferencia de temperatura

3.-4elacin entre los calores espec&ficos

9onde#p,7alor especifico a presin constante

#*, 7alor especifico a volumen constante

4,&aconstante universal de los gases ideales

(, /eso molecular
https://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_ideales


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5.- %e+ general de los gases6deales.-

9e esta le! de losgases ideales, se derivan mucas otras e$presiones #ue veremos en eltranscurso de su estudio% Su e$presin matemtica es:

7iendo

P=lapresin, V=el volumen, nel nmero de moles, Rla constante universal de los gases ideales! 0 la temperatura en Delvin%

0omando el volumen de un mol a una atmsfera de presin ! a 3E4 D, como 33,5& se obtiene elvalor de . F,FG3 atmlD1mol1% +l valor de . depende de las unidades #ue se est"n utili*ando:

R = 0,082 atml!"mol!"si se trabaa con atmsferas ! litros R = 8,#"$%" &!"mol!"si se trabaa enSistema Internacional de 2nidades R = ",'8 cal!"mol!"si se trabaa en 7aloras R = 8,#"$%" "0!"0erg !"mol!"si se trabaa en +rgios% R = 8,#""0!#(m*)(pa)+(mol)()si se trabaa con metros cbicos ! 8ilo pascales

9e esta le!se deduce #ue un mol (C,F33 $ 1F34 tomos o mol"culas) de gas ideal ocupa siempreun volumen igual a 33,5litrosa FK7! 1atmsfera% 0ambi"n se le llama la ecuacin de estado delos gases, !a #ue solo depende del estado actual en #ue se encuentre el gas%

5.1.-0cuacin de procesos.-&as le!es parciales anali*ada precedentemente puedencombinarse ! obtener una le! o ecuacin #ue relacione todas las variables al mismo tiempo%6ediante %e+ general de los gases6dealesnos permite calcular elvolumen molar de un gas (n):

' modo de e$perimento, a la misma cantidad fia de gas (n1) le cambiamos el valor a alguna de lasvariables tendremos entonces una nueva presin (/3), un nuevo volumen (V3) ! una nuevatemperatura (03)%

eg-n la condici.n inicial: eg-n la condici.n final:

Vemos #ue en ambas condiciones la cantidad de gas (n1) es la misma ! #ue la constante . tampocovara% +ntonces, despeamos n14en ambas ecuaciones:

6arcamos con roo n1. para se-alar #ue ambos resultados deben ser iguales entre s, por lo tanto:

+$isten diversas le!es derivadas de modelos simplificados de la realidad #ue relacionan la presin,el volumen! la temperaturade un gas%
https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_general_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Molhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Litrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Litrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cient%C3%ADficahttps://es.wikipedia.org/wiki/Litrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Grados_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_general_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_general_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_general_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Molhttps://es.wikipedia.org/wiki/Constante_universal_de_los_gases_idealeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Litrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Litrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cient%C3%ADficahttps://es.wikipedia.org/wiki/Litrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Grados_Celsiushttps://es.wikipedia.org/wiki/Atm%C3%B3sfera_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_general_de_los_gaseshttps://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Volumen_(f%C3%ADsica)https://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura


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5.2.-%e+ de 8*ogadro.-+sta le! relaciona lacantidad de gas(n, en moles) con suvolumen enlitros (&), considerando #ue la presin ! la temperatura permanecen constantes (no varan)% +lenunciado de la le! dice #ue:

+l volumen de un gas es directamente proporcional a lacantidad del mismo% +sto significa #ue: Si aumentamos la cantidad de gas, aumentar el volumendel mismo% Si disminuimos la cantidad de gas, disminuir el volumendel mismo%

+sto tan simple, podemos e$presarlo en t"rminos matemticos con la siguiente frmula:

Si dividimos el volumen de un gas por el nmero de moles #ue lo conforman obtendremos un valorconstante% sto debido a #ue si ponemos ms moles (cantidad de mol"culas) de un gas en unrecipiente tendremos, obviamente, ms gas (ms volumen), as de simple% +sto se e$presa en laecuacin

Veamos un e9emplo pr:ctico + sencillo!

Se tiene G,3< & de un gas, de F,C< molar% Si la temperatura ! la presin las mantenemos constantes,Lcul ser el volumen del gas a 1,3FmolarM

7olucin!

'plicamos la ecuacin de la le! de 'vogadro:

N reempla*amos los valores correspondientes,despeamos V3 ! allamos el nuevo volumen%

4espuesta!

+l nuevo volumen (V3), a 1,3F molar, sera de1


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;- Procesos termodin:micos para gases ideales

;.1.-Proceso 6sobarico! 7onsideramos un ?sistema cerrado@ formado por un recipientecerrado por un embolo en cu!o interior se tiene un gas ideal% /roceso de e$pansin o compresindel gas se reali*a a presin constante%

9onde:OV1 Volumen ocupado por el gas en el estado (1)%

OV2 volumen ocupado por el gas en el estado (3)%OV1 < V2 variacin del volumen%=d: distancia recorrido por le embolo%O8: rea del pistn%

#alculo del "raba9o! /or definicin de trabao

9e ir de (1) a (3):

#alculo del calor! /or definicin:

#alculo del cambio de energ&a interna!

Por primera le+!

7e sabe que!

6mplica que el cambio de energ&a interna se puede e>presar!


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%e+ de #arles! 6ediante esta le! relacionamos latemperatura! elvolumende un gascuando mantenemos lapresin constante% 0e$tualmente, la le! afirma #ue: +l volumen de ungas es directamente proporcional a la temperatura del gas% Si aumenta la temperatura aplicadaal gas, el volumen del gas aumenta% Si disminu!e la temperatura, el volumen del gasdisminu!e% 6atemticamente esto se e$presa en la frmula

&o cual significa #ue el cociente entre el volumen ! la temperatura es constante% Se puede suponer

#ue: tenemos un cierto volumen de gas V1#ue se encuentra a una temperatura 01% Si aumentamosla temperatura a 03el volumen del gas aumentar asta V3, ! se cumplir #ue:

Veamos un e9emplo pr:ctico + sencillo!

2n gas cu!a temperatura llega a 1


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;.2.-Proceso 6socoro o 6somtrico! +n este caso el volumen permanece constante duranteel proceso%

#alculo del "raba9o! 7omo el embolo no se despla*a

#alculo del #alor! /or definicin

#alculo del cambio de energ&a interna! /or primera le!%

%e+ deGa+-%ussac!+sta le! establece la relacin entre la presin (/) ! la temperatura(0) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constante conlleva #ue: &a presin del gas esdirectamente proporcional a su temperatura% Si aumentamos la temperatura, aumentar la presin%Si disminuimos la temperatura, disminuir la presin%i lo llevamos al plano matemtico:

+l cociente entre la presin ! la temperatura siempre tiene el mismo valor; es decir, es constante%&levemos esto a la prctica ! supongamos #ue tenemos un gas, cu!o volumen (V) no vara, a una

presin /1! a una temperatura 01% /ara e$perimentar, variamos la temperatura asta un nuevovalor 03, entonces la presin cambiar a /3, ! tendr #ue cumplirse la siguiente ecuacin:

Veamos un e9emplo!

0enemos un cierto volumen de un gas bao una presin de 1FFF mmHg cuando su temperatura esde 3


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;.3.-Proceso 6sotrmico! +n este caso la temperatura permanece constante durante elproceso%

#alculo del cambio de energ&a interna! /or definicin

7omo 0301 entonces 0F luego

#alculo del "raba9o! +n la siguiente grafica de ?/PV@

9onde (neto) Trea bao la curva; su calculo se reali*amediante las siguientes formulas:

#alculo del #alor! /or primera le!

%e+ de@o+le! +stablece #ue lapresinde un gas en un recipiente cerradoesinversamente proporcional al volumendel recipiente, cuando latemperatura es constante% &o cualsignifica: Si la presin aumenta, el volumen disminuye. Si la presin disminuye, el volumenaumenta. 6atemticamente esto es:

Si 0enemos un cierto volumen de gas (V1) #ue se encuentra a una presin /1% Si variamos la presina /3, el volumen de gas variar asta un nuevo valor V3, ! se cumplir:

8pliquemos la frmula en un e9emplo pr:ctico!

0enemos 1%13 & de un gas #ue estn a ECF mmHg de presin% L7ul ser su volumen siaumentamos la presin asta Q


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P1V1, P2V2% 9espeamos V3! allamos el nuevo volumen%

4espuesta!

Si aumentamos la presin asta Q


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grande en comparacin con el tama-o de una de las mol"culas% 9e a#u #ue supongamos #ue elalcance de las fuer*as moleculares es comparable al tama-o molecular%

C% P &os co#ues son elsticos ! de duracin despreciable% +n los co#ues entre lasmol"culas con las paredes del recipiente se conserva el mpetu ! (suponemos)la energacin"tica% 9ebido a #ue el tiempo de co#ue es despreciable comparado con el tiempo#ue transcurre entre el co#ue de mol"culas, la energa cin"tica #ue se convierte en

energa potencial durante el co#ue, #ueda disponible de nuevo como energa cin"tica,despu"s de un tiempo tan corto, #ue podemos ignorar este cambio por completo

En este artculo veremos e ilustraremos las principales diferenciasque existen entre un gas

ideal y un gas real.

Diferencia 1:

Un gas se considera ideal a altas temperaturas y bajas presiones (condiciones ambientales).

Los gases reales no cumplen necesariamente con este postulado.

Pero que consideramos como

altas temperaturas y bajas presiones.! El oxgeno

a presi"n atmos#$rica normal (%

atm"s#era) y temperatura ambiente (&' &

*+) seguramente se comportar, como ideal- en

cambio el vapor de agua a % atm. y %' *+ no se

comporta como ideal.
http://www.fullquimica.com/2011/06/temperatura.htmlhttp://www.fullquimica.com/2011/06/temperatura.html


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+ualquier gas real puede comportarse como ideal dependiendo de las condiciones en que

se encuentre.

Diferencia 2:

En los gases ideales el #actor de

compresibilidad siempre ser, igual a la

unidad (%) en los gases reales no se

cumple este postulado.

Diferencia 3:

Para la ecuaci"n de /an der 0alls

1e di#erencia de las de los gases ideales por la presencia de dos t$rminos de correcci"n- uno

corrige el volumen el otro modi#ica la presi"n.


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