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EL ESTADO GASEOSO: GASES REALES E IDEALES Y PRESION, TEMPERATURA Y VOLUMEN
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  • 1. UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE SISTEMAS EL ESTADO GASEOSO: GASES REALES E IDEALES Y PRESION, TEMPERATURA Y VOLUMEN BRAYAN BATISTA FERNANDO CASTILLA DANIEL ARDILA CARTAGENA, DISTRITO TURISTICO Y CULTURALEL ESTADO GASEOSO: GASES REALES E IDEALES Y PRESION, TEMPERATURA Y VOLUMEN
  • 2. Gases Reales e IdealesEl estado gaseoso es uno de los tres estados fundamentales de la materia, el cualse identifica porque son sustancias formadas por átomos y/o moléculas que estánen movimiento constante. Se expanden, se difunden y se comprimen con ciertafacilidad, además de ejercer fuerzas sobre las paredes del recipiente contenedor.El volumen está muy relacionado con los cambios de presión y de temperatura.Como el gas no presenta forma y volumen definidos, tiende a ocuparuniformemente el recipiente que los contiene.Ahora bien, al investigar el comportamiento de los gases, se vio que, en realidad,las leyes de la Teoría Cineticomolecular no se cumplen perfectamente. Estadesviación depende del gas, de la temperatura a la que estudiamos y, sobre todo,de la presión. Al aumentar la presión, también disminuye el volumen de lamolécula; en cambio, a temperatura constante, primero son más comprensibles delo que cabria esperar y, luego, menos. Solo a presiones muy bajas se comportancomo gases perfectos. También a 0 °C, el hidrogeno y el nitrógeno se comportande una forma más equilibrada que el metano. Y, cuando aumentamos latemperatura, por ejemplo al etileno, a 20 °C, o al CO2, a 50 °C, el comportamientoes todavía menos constante.Con lo anterior definimos que:Un gas ideal es aquel que se encuentra a bajas presiones, altas temperaturas ybajas concentraciones. En él sus partículas no ejercen fuerzas de atracción entresí, tienen movimiento constante y en línea recta, sus movimientos son elásticos.La presión es el resultado de los choques entre estas partículas con las paredesdel recipiente y la distancia entre una partícula y otra es insignificante lo cual haceque su volumen sea despreciable.Un gas real es aquel que no se comporta idealmente en todas las condiciones depresión y temperatura. Todos los gases se desvían del comportamiento ideal,sobre todo a presiones elevadas y a bajas temperaturas. Sus moléculas no semueven con plena independencia, sino que ejercen una atracción mutua.En resumen: los gases ideales son los que siguen de forma perfecta lascaracterísticas del estado gaseoso y cumplen sus leyes. No existe ningún gas realque las cumpla; no obstante, se consideran gases ideales aquellos que secomportan de forma parecida. En general, son aquellos que licuan muy por debajode 0 °C, como el helio, el hidrogeno, el nitrógeno y el oxigeno.
  • 3. Presión, Temperatura y VolumenPara definir el estado de un gas se necesitan tres magnitudes que son las que seanalizan en las leyes de la física. Estas son la presión, el volumen y la temperatura.La relaciónmatemática entre estas cuatro magnitudes se denomina ecuación deestado. El volumen de un gas es el espacio en el cual se mueven las moléculas y esta dado por el volumen del recipiente, ya que generalmente se desprecia el espacio ocupado por aquellas. El volumen, V, se puede expresar en metros cúbicos, m3, centímetroscúbicos, cm3, litros L, o mililitros mL. La presiónes la fuerza por unidad de área, F/A, y la presión, P, de un gas es el resultado de la fuerza ejercida por las partículas al chocar contra las paredes del recipiente. La temperatura es la medida del grado de calor transferido de un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura, o como el grado de movimiento de las partículas; generalmente se expresa en grados Kelvin (K)o en grados centígrados (°C).Ahora bien, las leyes físicas que nos permiten comprender las propiedades de losgases son: Ley de Boyle-Mariotte: para un gas a temperatura constante el producto de la presión por el volumen permanece constante; es decir, el volumen es inversamente proporcional a la presión, siendo la Temperatura constante.P1V1 = P2V2 Ley de Charles-Gay-Lussac: el volumen de una masa fija de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta, si se mantiene constante la presión; dicho de otra manera: el volumen de una cantidad de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta, siempre que la presión sea constante.V1/T1 = V2/T2 Ley de Gay-Lussac: a volumen constante, la presión de un gas varia proporcionalmente con la temperatura absoluta. Esta ley relaciona la variación de la presión con la temperatura cuando se mantienen constantes el volumen y la cantidad de sustancia.P1/T1 = P2/T2 Ley de Avogadro (Relación volumen-cantidad): los volúmenes de los gases medidos a las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas y de moles.
  • 4. Ley general de los gases: como el volumen de un gas depende de lapresión, la temperatura y el numero de moles, se pueden combinar lasleyes anteriores: → → PV = nRTSiendo R el producto de las constantes B, C y A. La ecuación PV = nRT oley del gas ideal, relaciona las cuatro variables que describen el estado decualquier gas. Por esto se denomina ecuación de estado. Un gas quecumpla con exactitud esta ecuación se llama gas ideal o perfecto. Bajotemperatura ambiente y presiónatmosférica muchos gases siguen esta leycon aproximación. Sin embargo, no puede ser usada a temperaturas bajasy presiones elevadas.El valor de la constante R se obtiene midiendo el volumen que ocupa unmol de gas que se comporta idealmente a la presión de 1 atm y 273 K. Elvalor de R y sus unidades depende de las unidades de las variables de V, P,n y T, como se observa a continuación:→ →
  • 5. BIBLIOGRAFIA Molécula I: William Manuel Mora Penagos; Diana Linet Parga Lozano / Editorial Voluntad, 2003 / Págs. 88 - 93, 97 / Bogotá, Colombia Enciclopedia Temática del Estudiante: Editorial Prensa Moderna Impresores S.A., 2000 / Fascículo 30, Págs. 224 - 232 / Cali, Colombia C - Todo / Ciencias: Sacramento Nieto; Rosa Escartín / THEMA Equipo Editorial S.A., 2008 / Página 63 / Bogotá, Colombia Enciclopedia Estudiantil EDUCAR - Química: Julio Cesar Poveda V. / PANAMERICANA Formas e Impresos S.A., 1993 / Págs. 44 - 49 / Bogotá, Colombia
  • 6. INTRODUCCIONSe denomina gas al estado de agregación de la materia en el que las sustanciasno tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los recipientes que lascontienen. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas porotras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unasde otras, explicando así las propiedades:Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que soncapaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzasgravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, encomparación con la velocidad a que se mueven las moléculas.Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que lascontiene.Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíosentre unas moléculas y otras.Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura deun gas, según sea un gas real o un gas ideal.Si se quiere afinar más o si se quiere medir el comportamiento de algún gas queescapa al comportamiento ideal, habrá que recurrir a las ecuaciones de los gasesreales, que son variadas y más complicadas cuanto más precisas.Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegaría un momento enel que no ocuparían más volumen. Esto se debe a que entre sus partículas, yasean átomos como en los gases nobles o moléculas como en el (O2) y la mayoríade los gases, se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a loscambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas deVan der Waals.
  • 7. OBJETIVOS Reconocer que es en primera instancia un gas Reconocer que es un gas ideal Reconocer que es un gas real Reconocer la relación de los gases con temperatura presión y volumen
  • 8. CONCLUSIONUn gas ideal es un gas hipotético formado por partículas puntuales, cuyasmoléculas no se atraen ni se repelen entre sí, y sus choques son perfectamenteelásticos (conservación de momento y energía cinética). Además, su volumen esdespreciable en comparación con el volumen del recipiente que lo contiene. Seconsidera como gas ideal, a un gas a “baja presión”, pero el calificativo “baja” debeser interpretado en función de la sustancia.Por lo tanto, un gas ideal o perfecto sería aquel que cumple estrictamente con lasleyes de Boyle (a temperatura constante, el volumen de una masadefinidade gas es inversamente proporcional a la presión) (PV=constante); y de Gay-Lussac (a presión constante, el volumen de una masa determinada decualquier gas aumenta en la misma cantidad relativa por cada grado de aumentode temperatura) (V/T=constante).Las condiciones en las cuales un gas real se comportará cada vez más comoun gasideal, es cualquiera a temperaturas altas (pues las moléculas del gas tienentanta energía que las fuerzas intermoleculares y energía pérdida en colisiones soninsignificantes) y en las presiones muy bajas (como las moléculas del gas chocanpara que las fuerzas intermoleculares sean significativas).Si se quiere afinar más o si se quiere medir el comportamiento de algún gas queescapa al comportamiento ideal, habrá que recurrir a las ecuaciones de los gasesreales, que son variadas y más complicadas cuanto más precisas.Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegaría un momento enel que no ocuparían más volumen. Esto se debe a que entre sus partículas, yasean átomos como en los gases nobles o moléculas como en el (O2) y la mayoríade los gases, se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a loscambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas deVan der Waals.
  • 9. Diferencias de gases reales e idealesUn gas ideal es aquel que cumple con la formulaPv=nRTv= VolumenEs la cantidad de espacio que tiene un recipiente. Medidos en Litros o en algunosde sus derivados.V=nRTP=PresiónFuerza que ejerce el contenido de un recipiente, al recipiente.P=nRTT=TemperaturaEs la medida de calor que presenta un elemento. Es medida en oKT=PVnR= Número de partículasCantidad de partes (moles) presentes.n=PVpor lo tanto que cumple con la Ley de Boyle -Mariotte ,Chrales y Gay Lussac ,aquellas que decian que alguna propiedad constante otras eran inversa odirectamente proporcional.Un gas real es aquel gas que precisamente no se considera ideal esto quiere decirno cumple con las anteriores.En el mundo no hay gases ideales pero para problemas se consideran todosideales, además a presiones y temperaturas cercanas a las ambientales lasdiferencias son minimas.OTRAS DIFERENCIAS- Para un gas ideal la variable "z" siempre vale uno, en cambio para un gas real,"z" tiene que valer diferente que uno.- La ecuación de estado para un gas ideal, prescinde de la variable "z" ya que estapara un gas ideal, vale uno. Y para un gas real, ya que esta variable tiene que serdiferente de uno, así que la formula queda de esta forma: p.V = z.n.R.T.- La ecuación de Van der Waals se diferencia de las de los gases ideales por lapresencia de dos términos de corrección; uno corrige el volumen, el otro modificala presión.- Los gases reales, a presiones y temperaturas cercanas a las ambientales, actúancomo gases ideales.

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