GASES INFORME.docx

GASES

Integrantes -

Cachi Piña Isabelita

-

Chavesta DIaz Karen

-

Gonzales Sánchez Joslin

-

Ramirez Ramirez Wilson

-

Sandoval Vallejos Katherine

INTRODUCCIÓN Todo en el Universo está formado por materia. La materia se puede encontrar en 3 estados de agregación o estados físicos: sólido, líquido y gaseoso. Para entender los diferentes estados en los que la materia existe, es necesario entender algo llamado Teoría Molecular cinética de la Materia. La Teoría Molecular cinética tiene muchas partes, pero aquí introduciremos sólo algunas. Uno de los conceptos básicos de la teoría argumenta que los átomos y moléculas poseen una energía de movimiento, que percibimos como temperatura. En otras palabras, los átomos y moléculas están en movimiento constante y medimos la energía de estos movimientos como la temperatura de una sustancia. Mientras más energía hay en una sustancia, mayor movimiento molecular y mayor la temperatura percibida. Consecuentemente, un punto importante es que la cantidad de energía que tienen los átomos y las moléculas (y por consiguiente la cantidad de movimiento) influye en su interacción. ¿Cómo se producen estos diferentes estados de la materia? Los átomos que tienen poca energía interactúan mucho y tienden a "encerrarse" y no interactuar con otros átomos. Por consiguiente, colectivamente, estos átomos forman una sustancia dura, lo que llamamos un sólido. Los átomos que poseen mucha energía se mueven libremente, volando en un espacio y forman lo que llamamos gas. Los gases se forman cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas de atracción entre moléculas. Así, las moléculas de gas interactúan poco, ocasionalmente chocándose. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven rápidamente y son libres de circular en cualquier dirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que la temperatura aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales aumenta. Los gases se expanden para llenar sus contenedores y tienen una densidad baja. Debido a que las moléculas individuales están ampliamente separadas y pueden circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser fácilmente comprimidos y pueden tener una forma indefinida. El comportamiento de todos los gases se ajusta a tres leyes, las cuales relacionan el volumen de un gas con su temperatura y presión. Los gases que obedecen estas leyes son llamados gases ideales o perfectos. En el siguiente informe estudiaremos la ley de Boyle y Mariotte y la ley de Charles y Gay-lussac.

PROPIEDADES El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o número de moles (n). Las propiedades de la materia en estado gaseoso son: 1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.

2. Se

dejan

comprimir

fácilmente.

Al

existir

espacios

intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión. 3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea. 4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.

VARIABLES QUE AFECTAN A SU COMPORTAMIENTO 1. PRESIÓN Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor.

2. TEMPERATURA Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de

energía

que

podemos

medir

en

unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío. La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa. La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.

3. CANTIDAD La cantidad de un gas se puede medir en unidades

de

masa,

usualmente

en

gramos. De acuerdo con el sistema de unidades

SI,

la

cantidad

también

se

expresa mediante el número de moles de sustancia,

esta

puede

calcularse

dividiendo el peso del gas por su peso molecular.

4. VOLUMEN Es el espacio ocupado por un cuerpo.

5. DENSIDAD Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.

PROCESOS

PROCESO ISOTÉRMICO

Es un proceso en el cual la temperatura permanece constante durante la operación. La energía interna de un gas es función de la temperatura exclusivamente. Es un proceso a temperatura constante. En general, ninguna de las cantidades , Q y W son nulas. Hay una excepción: la energía interna de un gas perfecto depende solamente de la temperatura. En consecuencia, para un gas perfecto

,yQ=W

Se denomina gas perfecto a un gas que sigue sigue la ley pv = nRT, donde n es el número de moles, y R una constante.

PROCESO ISOBÁRICO El proceso isobárico es termodinámico, pero en este caso, es la presión la

variable

que

permanece constante.

En este tipo de procesos, el calor que se transfiere al sistema, con una presión constante, se relaciona con las demás variables a través de la siguiente ecuación: ΔQ = ΔU + PΔV, De donde: Q, es el calor transferido al sistema U, es la energía interna P, es la presión (constante en este proceso) V, es el volumen. En la siguiente gráfica se representa V frente a T, donde se pueden apreciar diferentes líneas rectas; cada una de ellas refleja a

una

isobara,

donde

varían

los

valores

de

volumen

y

temperatura de una a otra.

Las líneas isobáricas se utilizan también en la meteorología, para delimitar zonas donde hay diferencia de presión atmosférica o para unir zonas de igual presión.

PROCESO ISOCÓRICO Cuando ocurre a volumen constante. V = cte. Una masa de gas ideal realiza una Transformación isocórica (a Volumen constante) cuando la temperatura de la misma está en una relación directamente proporcional a la presión que ejerce. La consecuencia de que el volumen no pueda cambiar es que no cabe posibilidad de realizar trabajo de expansión ni de compresión del gas. Ley

de

Establece

Charles. que

el

Transformación volumen

de

Isocórica

un

gas

es

o

Isométrica.

directamente

proporcional a su temperatura absoluta, asumiendo que la presión de mantiene constante. Esto quiere decir que en un recipiente flexible que se mantiene a presión constante, el aumento de temperatura conlleva un aumento del volumen. Expresión matemática:

GASES IDEALES

Fue Gay - Lussac quien unifico las tres leyes: la ley de Boyle Mariotte (a T cte) y las dos leyes de Gay Lussac (a P cte y a V cte), enunciando la ecuación general de los gases ideales.

LEY DE BOYLE Boyle tomo un tubo largo de vidrio curvado en forma de una J con la rama corta de la J sellada. Luego vertió mercurio en el tubo, reteniendo aire en la rama corta de la J. Cuanto más mercurio agregaba, más se comprimía el aire. Boyle concluyo que el volumen de una cantidad determinada de gas (el aire en estado escaso) disminuye cuando la presión aumenta. La curva dibujada se denomina isoterma, un término general para la curva de variación de una propiedad a temperatura constante.

Sin embargo, los científicos prefieren representar habitualmente los datos experimentales en forma de líneas rectas, pues estos gráficos son más fáciles de identifica, analizar e interpretar. Los datos de Boyle forman una línea recta cuando graficamos la presión en función de 1/volumen. Este resultado implica que, para una cantidad dada de gas a temperatura constante, el volumen es inversamente proporcional a la presión:

Que expresión equivalente es: la presión que ejerce una cantidad determinada de gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumen al cual está confinado:

Estas dos relaciones equivalentes se conocen como la ley de Boyle. La ley implica que si comprimimos un gas a temperatura constante a la mitad de su volumen inicial, por ejemplo de 1L a 0,5L, la presión de gas se duplicará. Podemos escribir la ley de Boyle como:

P=Constante/V y luego ordenar la ecuación en: PV=constante

1ª LEY DE GAY-LUSSAC: LEY DE CHARLES Si introducimos la jeringa con el gas en un recipiente con agua muy caliente, observaremos que, como ahora la presión permanece constante, ya que es la atmosférica más la presión que ejerce el émbolo sobre el aire, el volumen que ocupa el gas aumenta (se dilata); si añadimos poco a poco agua fría al recipiente, la temperatura del agua disminuye paulatinamente y el volumen también. En este caso, la presión permanece constante, y decimos que el volumen que ocupa un gas depende de la temperatura a la que se encuentra. Esta es la 1ª ley de Gay-Lussac o Ley de Charles: el volumen que ocupa una cantidad de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta. La temperatura absoluta se obtiene sumando a la temperatura que marca el termómetro o centígrada el número 273, y se mide en grados llamados Kelvin (K).

T (K) = t (°C) + 273 En 1798, Charles enuncia su ley

A presión constante, el volumen varía en relación directa a la temperatura expresada en Kelvin".

Al aumentar la temperatura lo hace el volumen del gas a presión constante.

2ª LEY DE GAY-LUSSAC leyes estudiadas en una sola ecuación, que nos indica que: Si en vez de

permanecer constante la presión, lo que no varía es el volumen del recipiente, lógicamente al aumentar la temperatura del gas contenido en el recipiente, lo hará también la presión; esta es la segunda ley de Gay-Lussac: a volumen constante, la presión y el volumen de un gas son directamente proporcionales.

En 1802, Gay Lussac, enuncia su ley: "A volumen constante, la presión de un gas varía en relación directa a la temperatura expresada en Kelvin". La expresión matemática es:

Esta es la razón de la explosión de los globos de feria o incluso de un balón de playa al ponerlos al sol.

GASES NOBLES Las tres leyes nos da la relación entre la presión volumen y temperatura de una determinada masa de gas. Esta ecuación general de los gases ideales globaliza las tres

Utilizando R la ecuación de estado de los gases para 1 mol de sustancia quedará:

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Peter Atkins (2006). Principios de química, Buenos Aires- Argentina. Medica Panamericana. Gases Ideales (2008, 19 de mayo). [Base de datos]. Venezuela: Universidad Nacional Experimental del Tachira. Disponible en: http://www.unet.edu.ve/~fenomeno/F_DE_T-50.htm

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