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Física de gases

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Explicación generalizada y con ejemplos de la la física de uno de los estados de la materia: gases.

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Física de gases

  1. 1. FÍSICA DE GASES Andrea Valencia Astudillo Mayo, 2013
  2. 2. Moléculas muy separadas GASES Ocupan todo el volumen Carecen de forma definida
  3. 3. PROPIEDADES DE LOS GASES Se adaptan a la forma y volumen del recipiente que los contiene. Compresibilidad. Difundibilidad: No tienen fuerzas de atracción internas por cuanto difunden libremente. Dilatables: La energía cinética promedio es proporcional a la temperatura.
  4. 4. VARIABLES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES Presión Temperatura (k) Cantidad Volumen Densidad
  5. 5. GAS IDEAL Moléculas separadas que raramente chocan unas con otras. V ocupado por sus moléculas es el mínimo en comparación con el V total
  6. 6. • Sus moléculas ocupan un Volumen determinado y existen atracción entre las mismas moléculas.
  7. 7. LEY DE BOYLE V= 1/P "A temperatura constante los volúmenes de los gases son inversamente proporcionales a las presiones que soportan"
  8. 8. PROBLEMA • Un gas ocupa un volumen de 20 litros cuando se encuentra a una presión de 1 atm. Si se mantiene la temperatura constante y se aumenta la presión a 1.8 atm, calcular el volumen que ocupa este gas V2= 11.1 L
  9. 9. LEY DE GAY LUSSAC • "A volumen constante, la presión que ejerce el gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta que soporta"
  10. 10. • 1. Un gas en un recipiente de 2 litros a 293 K y 560 mmHg. ¿A qué temperatura en °C llegará el gas si aumenta la presión interna hasta 760 mmHg? V= 2 L T1= 293 K T2= ? P1= 560 mmHg P2= 760 mmHg T2= P2 . T1 P1 T2= 397, 76 K
  11. 11. LEY DE CHARLES "A presión constante, el volumen que ocupa una muestra de gas es directamente proporcional a las temperaturas absolutas que soportan" V1.T2 = V2.T1
  12. 12. • A 1,5 atmósferas y 25 °C el volumen de un gas es de 600 cm3, si la presión permanece inalterable ¿Cuál será el volumen del gas a 20 °C? P1= 1,5 atm (cte) T1= 25°C + 273= 298 K V1= 600 cm3 V2= ? T2= 20 °C +273= 293 K V2= V1.T2 T1 V2= 589,93cm3
  13. 13. LEY COMBINADA • "El volumen ocupado por una masa gaseosa, es inversamente proporcional a las presiones y directamente proporcional a las temperaturas absolutas que soportan”
  14. 14. • Una masa gaseosa ocupa u volumen de 2,5 litros a 12 °C y 2 atm de presión. ¿Cuál es el volumen del gas si la temperatura aumenta a 38°C y la presión se incrementa hasta 2,5 atm? V1= 2,5 L V2= ? T1= 12 °C +273= 285 K P1= 2 atm T2= 38 °C + 273= 311 K P2= 2,5 atm V2= V1 . P1 . T2 T1 . P2 V2= 2,18 L
  15. 15. LEY DE DALTON Ptotal= P1 + P2 + P3 + .... Pparcial= X(gas) . Ptotal X= Fracción Molar • "La presión total de una mezcla es igual a la suma de las presiones parciales que ejercen los gases de forma independiente"
  16. 16. • Una muestra de gases contiene CH4, C2H6 y C3H8. Si la presión total es de 1,50 atm y la fracción molar de cada gas son 0.36; 0.294; 0.341; respectivamente. Calcular las presiones parciales de los gases X(CH4)= 0,34 X(C2H6)= 0,294 X(C3H8)= 0,341 Ptotal= 1,50 atm P(CH4)= ? P(C2H6)= ? P(C3H8)= ? Pparcial= X(gas) . Ptotal P(CH4)= 0,34 . 1,50 atm= 0,51 atm P(C2H6)= 0,294 . 1,50 atm= 0,196 atm P(C3H8)= 0,341 . 1,50 atm= 0,512 atm
  17. 17. Una muestra de aire solo contiene nitrógeno y oxígeno gaseoso, cuyas presiones parciales son 0,80 atmósfera y 0,20 atmósfera, respectivamente. Calcula la presión total del aire. P(N)= 0,80 atm P(O)= 0,20 atm Ptotal= ? Pt= P(N) + P(O) Pt= 0,80 atm + 0,20 atm Pt= 1 atm
  18. 18. TEORIA CINETICA DE LOS GASES • Moléculas de igual tamaño y masa para un mismo gas. • Las moléculas contenido en un recipiente. • No existe fuerzas de atracción • El volumen que ocupan las moléculas de un Gas son despreciables
  19. 19. CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES Ejemplo: Para calcular R consideramos un mol cualquiera de gas ideal en condiciones normales de presión y temperatura (1atm y 273 K) ocupa un volumen de 22.413 lt.
  20. 20. • • • • P= 1 atm V=22.413 Lt T=273K n=1 mol
  21. 21. Qué volumen ocuparan 7 moles de bioxido de carbono (CO2) a una temperatura de 36°C y 830 mm de Hg?
  22. 22. ATMÓSFERA Energía cinética de sus movimientos Sin el calor del las moléculas de aire se quedan en la superficie de la tierra Gravedad Terrestre ≠ 1600 km/h con km de altura
  23. 23. TEMPERATURA • Medida de grado relativo de calor o frío de una sustancia. • Termómetro Termómetro de laboratorio Un bulbo de vidrio que contiene gas diluido conectado a un manómetro de mercurio El cambio de temperatura en cada gas es proporcional al cambio de la energía cinética de traslación del gas.
  24. 24. FLOTABILIDAD DEL AIRE Una fuerza lo empuja hacia arriba debido al peso del aire desplazado, igual al propio peso, pero cualquier objeto menos denso que el aire se elevara. • Principio de Arqumedes Un objeto rodeado por aire es empujado hacia arriba por una fuerza igual al peso del aire que desplaza el objeto
  25. 25. 1. ¿Hay fuerza de flotabilidad que actué sobre ti? ¿Si hay por qué no te hace flotar? 2. ¿Cómo varia la flotabilidad conforme sube un globo de helio?
  26. 26. RESPUESTAS • 1. si existe una fuerza de flotabilidad sobre nosotros, que nos empuja hacia arriba; sim embargo no se la nota porque el peso es mayor a esta. • 2. A medida que sube el globo se expande libremente, el aumento de su volumen se contrarresta por una disminución de la densidad; pero si un globo no puede expandirse, disminuye la flotabilidad, a medida que sube ya que el aire desplazado tiene menor densidad. • Generalmente los globos se expanden al empezar a subir y sino se acaban rompiéndose, el estiramiento de su tela llega a l máximo • Se estaciona donde la flotabilidad coincida con su peso.
  27. 27. “ ”

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