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    Gases ideales Gases ideales Document Transcript

    • Gases IdealesAutora: Silvia SokolovskyLa materia puede presentarse en tres estados: sólido, líquido y gaseoso. En este últimoestado se encuentran las sustancias que denominamos comúnmente "gases".Ley de los gases IdealesSegún la teoría atómica las moléculas pueden tener o no cierta libertad de movimientos enel espacio; estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto deorden macroscópico. Las libertad de movimiento de las moléculas de un sólido estárestringida a pequeñas vibraciones; en cambio, las moléculas de un gas se muevenaleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente que las contiene.Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas en base alas experiencias en laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen lapresión (p), el volumen (V) y la temperatura (T).La ley de Boyle - Mariotte relaciona inversamente las proporciones de volumen y presiónde un gas, manteniendo la temperatura constante: P1. V1 = P2 . V2La ley de Gay-Lussac afirma que el volumen de un gas, a presión constante, esdirectamente proporcional a la temperatura absoluta: *La ley de Charles sostiene que, a volumen constante, la presión de un gas es directamenteproporcional a la temperatura absoluta del sistema: ** En ambos casos la temperatura se mide en kelvin (273 ºK = 0ºC) ya que no podemosdividir por cero, no existe resultado.De las tres se deduce la ley universal de los gases:Teoría Cinética de los GasesEl comportamiento de los gases, enunciadas mediante las leyes anteriormente descriptas,pudo explicarse satisfactoriamente admitiendo la existencia del átomo.
    • El volumen de un gas: refleja simplemente la distribución de posiciones de las moléculasque lo componen. Más exactamente, la variable macroscópica V representa el espaciodisponible para el movimiento de una molécula.La presión de un gas, que puede medirse con manómetros situados en las paredes delrecipiente, registra el cambio medio de momento lineal que experimentan las moléculas alchocar contra las paredes y rebotar en ellas.La temperatura del gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas, porlo que depende del cuadrado de su velocidad.La reducción de las variables macroscópicas a variables mecánicas como la posición,velocidad, momento lineal o energía cinética de las moléculas, que pueden relacionarse através de las leyes de la mecánica de Newton, debería de proporcionar todas las leyesempíricas de los gases. En general, esto resulta ser cierto.La teoría física que relaciona las propiedades de los gases con la mecánica clásica sedenomina teoría cinética de los gases. Además de proporcionar una base para la ecuaciónde estado del gas ideal. La teoría cinética también puede emplearse para predecir muchasotras propiedades de los gases, entre ellas la distribución estadística de las velocidadesmoleculares y las propiedades de transporte como la conductividad térmica, el coeficientede difusión o la viscosidad.Densidad de un gasEn un determinado volumen las moléculas de gas ocupan cierto espacio. Si aumenta el volumen (imaginemos un globo lleno de aire al que lo exponemos al calor aumentando su temperatura), la cantidad de moléculas (al tener mayor espacio) se distribuirán de manera que encontremos menor cantidad en el mismo volumen anterior. Podemos medir la cantidad de materia, ese número de moléculas, mediante una magnitud denominada masa. La cantidad de moléculas, la masa, no varía alaumentar o disminuir (como en este caso) el volumen, lo que cambia es la relación masa− volumen. Esa relación se denomina densidad (δ). La densidad es inversamenteproporcional al volumen (al aumentar al doble el volumen , manteniendo constante lamasa, la densidad disminuye a la mitad) pero directamente proporcional a la masa (siaumentamos al doble la masa, en un mismo volumen, aumenta al doble la densidad).Hipótesis de Avogadro Esta hipótesis establece que dos gases que posean el mismo volumen (a igual presión y temperatura) deben contener la misma cantidad de moléculas.
    • Cada molécula, dependiendo de los átomos que la compongan, deberán tener la mismamasa. Es así que puede hallarse la masa relativa de un gas de acuerdo al volumen queocupe. La hipótesis de Avogadro permitió determinar la masa molecular relativa de esosgases.Analicemos el orden lógico que siguió: 1. La masa de 1 litro de cualquier gas es la masa de todas las moléculas de ese gas. 2. Un litro de cualquier gas contiene el mismo número de moléculas de cualquier otro gas 3. Por lo tanto, un litro de un gas posee el doble de masa de un litro otro gas si cada molécula del primer gas pesa el doble de la molécula del segundo gas. 4. En general las masas relativas de las moléculas de todos los gases pueden determinarse pesando volúmenes equivalentes de los gases.En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) [ P = 1 atm y T = 273 ºK ] unlito de hidrógeno pesa 0,09 g y un litro de oxígeno pesa 1,43 g. Según la hipótesis deAvogadro ambos gases poseen la misma cantidad de moléculas. La proporción de lospesos entre ambos gases es: 1,43 : 0,09 = 15,9 (aproximadamente) 16. Es la relación queexiste entre una molécula de oxígeno e hidrógeno es 16 a 1. Las masas atómicas relativasque aparecen en la tabla periódica están consideradas a partir de un volumen de 22,4 litrosen CNPT.Ley de los Gases GeneralizadaComo consecuencia de la hipótesis de Avogadro puede considerarse una generalizaciónde la ley de los gases. Si el volumen molar (volumen que ocupa un mol de molécula degas) es el mismo para todos los gases en CNPT, entonces podemos considerar que elmismo para todos los gases ideales a cualquier temperatura y presión que se someta alsistema. Esto es cierto por que las leyes que gobiernan los cambios de volumen de losgases con variaciones de temperatura y presión son las mismas para todos los gasesideales. Estamos relacionando proporcionalmente el número de moles (n), el volumen, lapresión y la temperatura: P.V ~ n T. Para establecer una igualdad debemos añadir unaconstante (R) quedando: P.V = n . R . TEl valor de R podemos calcularlo a partir del volumen molar en CNPT:Por definición n (número de moles) se calcula dividiendo la masa de un gas por el Mr (lamasa molecular relativa del mismo).
    • Que es otra forma de expresar la ley general de gases ideales.TOMADO DEhttp://soko.com.ar/Fisica/Gases_ideales.htm