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usted gases representan el estado físico de la materia cuyos valores de volumen, densidad o forma propia no están definidos. Presentan un alto grado de desorden provocado por el libre desplazamiento de las partículas que las componen (átomos, moléculas o iones – generalmente moléculas) y son objeto de estudio porque tienen gran aplicabilidad en la vida cotidiana, y porque es la capa material. en el que mantenemos más contacto, después de todo, normalmente todo nuestro cuerpo está en contacto con gases (aire atmosférico).
A propiedades del gas son variables, es decir, porque existen espacios determinados y específicos entre sus constituyentes (que pueden aumentar o disminuir) el volumen, la densidad, la presión, la viscosidad se pueden cambiar. Y es de esta gran inconstancia de gases de donde se deriva el estudio de los gases.
Estudio de gases
Debido a su gran movilidad, los gases son muy difusos: tienden a llenar rápidamente todos y cada uno de los contenedores en los que están contenidos.
El estudio de los gases, a nivel académico de bachillerato, se restringe a gases ideales o Perfecto, que son aquellos que presentan una proporción directa entre molaridad, volumen, temperatura y presión de forma homogénea y predecible.
Entre todas las propiedades que pueden tener los gases, las más comunes son:
- Presión: Suma de las fuerzas que cada componente de un gas ejerce sobre las paredes de un cuerpo o recipiente en un área determinada.
- Volumen: Espacio que ocupa un gas en un recipiente determinado.
- Temperatura: Estado térmico de agitación de las partículas de un gas.
Y, estas variables (sobre gases ideales) se presentan con las siguientes fórmulas:
- Ley de Boyle-Mariotte -> PV = K
- Ley de Charles -> Vermont–¹ = K
- Ley de Gay-Lussac -> PT–¹ = K
Estas leyes significan la constancia de los gases perfectos en las variables: presión (P), volumen (V) y temperatura (T); a diferencia de los gases reales, donde estas leyes no se aplican.
Nota: T-1 = 1 / T
Ley de Boyle-Mariotte
La primera ley de los gases establece que el producto presión-volumen de un gas ideal es constante para una determinada temperatura y molaridad. Es decir, mantener constante la masa y la temperatura del gas, aumentando o disminuyendo la presión (o volumen), disminuye o aumenta el volumen (o presión), respectivamente, en una relación inversamente proporcional.
Ej .: Si, a 1 atm de presión, un gas tiene un volumen de 2 l. A 2 atm de presión, el mismo gas tendrá 1 l de volumen, de hecho que: 1.2 = 2.1 = K
Ley de Charles
La segunda ley de los gases muestra que el producto entre el volumen y la temperatura inversa es constante para la misma masa de gas y presión. Entonces, si a una temperatura de 298 K (o 25 ° C), un gas dado tiene un volumen de 2 l, a 320 K el mismo gas tendrá un volumen proporcional, de modo que:
2,298-1 = V.320-1
V = 320.2.298-1
V = 2,15 l
Es decir, después de aumentar la temperatura en 22 K, el volumen aumenta en 0,15 l.
Ley de Gay-Lussac
La última ley de los gases establece que el producto entre la presión y la inversa de la temperatura de un gas es constante para una masa y un volumen constantes dados.
Por ejemplo: si cierto gas a 298 K tiene una presión igual a 3 atm, a 100 K esta presión será igual a:
3,298-1 = P2,100-1
P2 = 3,100,298-1
P2 = 1,006 atm
Ley de los gases perfectos y ecuación de Clapeyron
Al unificar las tres leyes de los gases ideales, tenemos la ley de los gases perfectos:
PV / T = K
Y, aún así, agregando la relación de Avogadro, donde la masa de un gas es proporcional a su cantidad de materia, tenemos:
PV / nT = R
Y a esta R se le dio la connotación de la constante perfecta de los gases, de la cual se deriva la ecuación de Clapeyron:
PV = nRT
Donde: P = presión a la que se encuentra el gas, en Cajero automático;
V = volumen del recipiente donde está contenido el gas, en allí;
n = cantidad de materia en el gas, en mol;
R = constante de gases perfectos, en atm.l.mol-1.K-1;
T = temperatura del gas, en K.
Ley de las presiones parciales de Dalton
La ley de Dalton dice que, en una mezcla de gases en equilibrio termodinámico de temperatura con el medio, la suma de las presiones parciales de cada gas constituyente es igual a la presión total del gas, de modo que:
PP = P1 + P2 + P3 + … + Pn
Y, donde P = nRTV-1 (por la ecuación de Clapeyron):
PP = (n1 + n2 + n3 + … + nn). RTV-1
Teoría cinética básica de los gases
La teoría cinética de los gases básicamente establece que cualquier gas en determinadas condiciones de presión y temperatura tiene la misma energía cinética, es decir:
Ec1 = Ec2 = Ec3 = … = Ecn
Y, donde Ec = (mv²) / 2, cuanto mayor es la masa de un gas, menor es la velocidad a la que se difunde, para mantener la misma energía cinética que un gas más ligero con una mayor velocidad de difusión.
La teoría cinética de los gases también dice que la energía interna de un gas viene dada por la expresión:
La primera ecuación se usa para gases monoatómicos, la segunda para gases diatómicos y la tercera generalmente se usa para gases poliatómicos. Sin embargo, cálculos más complejos determinan coeficientes específicos para gases con atomicidad superior a 2.
Lea también:
Fuentes:
MAHAN Bruce M., MYERS Rollie J. Química: un curso universitario, São Paulo – SP: Edgard Blücher LTDA, 2005. 4ª traducción americana, 7ª reimpresión. 592 páginas
THEODORE L. Brown, H. EUGENE LeMay, BRUCE E. Bursten. Química: La ciencia central, São Paulo – SP: Editora Prentice-Hall, 2005. 9ª Edición. 992 páginas
GUALTER José Biscuola, NEWTON Villas Boas, HELOU Ricardo Doca. Temas de Física 3: Electricidad, Física Moderna, Análisis Dimensional, São Paulo – SP: Editora Saraiva, 2007. 16ª Edición. 399 páginas
Un globo de fiesta de cumpleaños de masa m = 10 g está lleno de gas. Sabiendo que las densidades de aire y gas son ρaire = 1,3 g / cm3 y ρgas = 0,3 g / cm3, determine el volumen de gas contenido en el globo para que pueda flotar.
