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“Teoría Cinética de los Gases”. Electivo Física 3º medio Prof. María Elsa Reyes Alumnos: Christopher Wilson Pablo Urbano Erick Martinez. “Teoría Cinética de los Gases”. Las teorías del calor:. - PowerPoint PPT Presentation
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“Teoría Cinética de los Gases”
Electivo Física 3º medioProf. María Elsa ReyesAlumnos: Christopher Wilson Pablo Urbano
Erick Martinez
“Teoría Cinética de los Gases”E
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Las teorías del calor:
Aristóteles: “El calor es un elemento oscuro formado por partes en movimiento perpetuo”
René Descartes: “El calor es una agitación de las partes de los cuerpos”
Galileo: “El calor es un elemento material y fluido”
Euler: “Fluido que compone todo los cuerpos llamado flogisto (calórico)”
Laplace y Lavoisier: ”Algunos científicos consideran al calor como un fluido expandido en
la naturaleza y otros como consecuencia del movimiento de las moléculas de los cuerpos”
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Ley de Boyle – Mariotte:Para un gas a temperatura constante la experiencia demuestra que
el Volumen es inversamente proporcional a la presión p del gas por lo tanto:
V · p = cte.
Al graficar los valores obtenidos mediante la experiencia el gráfico da una curva en forma de hipérbola equilátera asintótica. Este gráfico es característico de las proporciones inversas.
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La curva del gráfico es una recta ascendente que pasa por el origen, luego se establece que es una proporción directa.
Ley de Charles y Gay-Lussac:
Un gas a presión constante dilata su volumen según la ecuación:
De aquí se deduce el cero absoluto, que equivale a -273º C o 0º K. La formula para la ley de Charles queda finalmente como:
V = V0 (1+t)
TV
V273
0
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Ecuación de estado de un gas perfecto:
Si se juntan las leyes de Boyle y de Charles se puede obtener una nueva proporcionalidad:
p
TkV
Y al deducir la constante k, se obtiene n R, donde n es el numero de moles y R una constante llamada Constante Universal de los gases. Finalmente se obtiene:
p
TnRV
nRTpV
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Ejemplo:
1.- Un recipiente de 5 (lts.) contiene 2,8 g de nitrógeno a la temperatura de 27º C. ¿Cuál es su presión? Se sabe que la molécula de nitrógeno contiene 2 átomos y que su peso es de 28 g.
De la ecuación de estado de gases perfectos se tiene:
Y se puede deducir la presión, por tanto:
nRTpV
KKmol
atml
molg
glp º300
º
085.0·
)/(
)(
28
8,2)(5·
atm.p 490
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TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES:
La teoría cinética es el estudio de la materia desde el punto de vista de los movimientos y de los choques entre las diferentes moléculas, a las cuales se aplicará, las leyes de la mecánica clásica, con ciertos métodos estadísticos.
Para esto se harán las siguientes hipótesis:
1.- El gas está formado de muchas moléculas que se mueven al azar.
2.- El volumen de las moléculas es despreciable con respecto al volumen del gas.
3.- Los choques entre las moléculas y con las paredes del recipiente son elásticos, esto quiere decir que su energía mecánica se conserva y también su momentum.
4.- No hay fuerzas sobre las moléculas, de modo que tampoco hay aceleración, luego las moléculas viajan con velocidad constante.
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TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES:
x
y
z
m
m
-Vx
Vx
sLa partícula m se mueve a una velocidad –v(vx, vy,vz)y choca
contra la pared , volverá con una velocidad de igual magnitud pero en sentido contrario: v(vx, vy,vz).
Luego:
(mvx) = mvx – (-mvx) =2 mvx
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TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES:
F · t = m vx = (mvx) =2mvx
t = 2s/ Vx
p = mvx2 / V
Con una serie de cálculos más que no vale la pena detallar aquí se obtiene la fórmula de la Teoría Cinética de los gases:
3 ·
3·
22 vv
V
mNp
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TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES:Por último, de la ecuación anterior deducimos una interpretación
cinética para la temperatura ya que luego de algunas transformaciones:
kTmv Ec 2
3
2
1 2
La energía cinética media por molécula depende solamente de la temperatura y no del tipo de molécula, se desprende de esta manera una definición de temperatura en base a la energía cinética. De ahí la importancia de la Teoría cinética de los gases.
Con esta misma fórmula se conoce el cero absoluto y se establece el 3º principio de la Termodinámica: “Podemos aproximarnos al cero absoluto tanto como queramos pero es imposible alcanzarlo”
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Aplicaciones:El movimiento browniano de las partículas: Movimientos de
partículas livianas fueron observados por primera vez en 1809 por el inglés Brown. Sería Einstein, en uno de sus trabajos más brillantes pero desconocidos, quien explicaría el movimiento browniano y la existencia de átomos.
El escape de la atmósfera.
La compresión de una masa de gas provoca el aumento de su temperatura.
Evaporización de los líquidos
Ley de Dalton
Principio de Avogadro
Ley de difusión
