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1.3.5 ECUACION DE LOS GASES IDEALES

 GAS

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases, las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas, resultan insignificantes.

Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.

 
 

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.

Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.

 

 

 
 
 Ecuación de Estado de los gases Ideales
 
 

 
 
En el siguiente link se muestra un simulador

http://perso.wanadoo.es/cpalacio/GasesIdeales2.htm

 

 

La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional a la presión.

p1.V1 = p2.V2

La ley de Charles y Gay Lussac afirma que el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

V1/T1 = V2/T2

Otra ley afirma que a volumen constante la presión es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

p1/T1 = p2/T2

Resumiendo:

p1.V1/T1 = p2.V2/T2 = constante

Definiendo las condiciones normales de presión y temperatura (CNPT) como, 1 atmósfera y 273 °K, para el volumen que ocupa un mol de cualquier gas (22,4 dm ³), esta constante se transforma en:

constante = 1 atmósfera.22,4 dm ³/273 °K.mol = 0,08205 atmósferas.dm ³/°K.mol

Y se define R como la constante de los gases ideales:

R = 0,08205 atmósfera.dm ³/°K.mol

La combinación de estas leyes proporciona la ley de los gases ideales, también llamada ecuación de estado del gas ideal:

p.V = n.R.T

donde n es el número de moles.

 

Vídeo de YouTube

Las interacciones entre las moléculas que componen un gas ideal son insignificantes, ya que la distancia entre las moléculas es lo suficientemente grande.
El modelo que describe este comportamiento es el dado por la ecuación:

P.V = n.R.T

P : presión
V : volumen
n : número de moles del gas
R : constante de gases ideales
T : temperatura

En este modelo se considera que los gases sólo poseen energía cinética, que está relacionada con el movimiento de las moléculas.

 

 

 
 
 
 
Ejemplos
 
Una masa de hidrógeno en condiciones normales ocupa un volumen de 50 litros, ¿cuál es el volumen a 35 °C y 720 mm de Hg?.

Desarrollo
Datos:

V1 = 50 l

P1 = 760 mm Hg

T1 = 273,15 K

t2 = 35 °C
T2 = 35 °C + 273,15 °C
T2 = 308,15 K

P2 = 720 mm Hg

Ecuación:

P1.V1/T1 = P2.V2/T2

V2 = (P1.V1.T2)/(P2.T1)
V2 = (760 mm Hg.50 l.308,15 K)/(720 mm Hg.273,15 K)
V2 = 59,54 l

 
Un gas a 18 °C y 750 mm de Hg ocupa un volumen de 150 cm ³, ¿cuál será su volumen a 65 °C si se mantiene constante la presión?.

Desarrollo
Datos:

t1 = 18 °C
T1 = 18 °C + 273,15 °C
T1 = 291,15 K

P1 = 750 mm Hg

V1 = 150 cm ³
V1 = 0,15 dm ³ = 0,15 l

t2 = 65 °C
T2 = 65 °C + 273,15 °C
T2 = 338,15 K

P2 = 750 mm Hg

Ecuación:

P1.V1/T1 = P2.V2/T2

P1 = P2 = P = constante

Si P = constante

V1/T1 = V2/T2

Despejamos V2:

V2 = V1.T2/T1
V2 = 0,15 l.338,15 K/291,15 K
V2 = 0,174 l

 
 
 
Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58 °C, ¿qué volumen final ocupará el gas?.

Desarrollo
Datos:

V1 = 1 l

P1 = P2 = P = constante

t1 = 18 °C

t2 = 58 °C

Ecuación:

P1.V1/T1 = P2.V2/T2

Si P = constante

V1/T1 = V2/T2

Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.

t1 = 18 °C
T1 = 18 °C + 273,15 °C
T1 = 291,15 K

t2 = 58 °C
T2 = 58 °C + 273,15 °C
T2 = 331,15 K

Despejamos V2:

V2 = V1.T2/T1
V2 = 1 l.331,15 K/291,15 K
V2 = 1,14 l

 
 
 
 
fuentes
 
 
 
CRUZ SANCHEZ MARIA MARLEN
 
 
ĉ
carlos cbtis162,
30 de oct. de 2010 20:46
ċ
formulariodinamicoCRUZSANCHEZMA.MARLEN5toG.rar
(2450k)
carlos cbtis162,
18 de nov. de 2010 18:41
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