Unidad IV
GAS IDEAL
Es aquel que cumple exactamente con las leyes
establecidas para los gases, es decir, un gas donde no hay fuerzas de atracción
o repulsión entre las moléculas y el cual el volumen real de las moléculas es
insignificante.
LEYES DE GASES
LEY
DE BOYLE
La relación matemática que existe entre la presión y
el volumen de un cantidad dad de un gas a una cierta temperatura fue
descubierta por Robert Boyle en 1662. Boyle encerró una cantidad de
aire en el extremo cerrado de un tubo en forma de U, utilizando mercurio como
fluido de retención. Boyle descubrió que el producto de la presión por volumen
de una cantidad fija de gas era un valor aproximadamente constante. Notó que si
la presión de aire se duplica su volumen era la mitad del volumen anterior y si
la presión se triplicaba el volumen bajaba a una tercera mitad del inicial.
También observo que al calentar un gas aumentaba su volumen si la presión se
mantenía constante, a este proceso se le llama proceso isobárico.
“El volumen de
un gas, a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión”
LEY
DE CHARLES
En 1787, Jacques Charles
investigó la relación existente entre el volumen y la temperatura de un gas a
presión constante. Usó un aparato similar al que se ve en la figura:
Al conservar la presión
constante, el volumen aumenta y cuando la temperatura disminuye, el volumen
también disminuye. Luego, había una proporcionalidad lineal directa entre el
volumen y la temperatura, la cual se conoce como Ley de Charles.
Ejemplo:
Un globo lleno aumenta su volumen cuando se le
caliente y lo disminuye cuando se le enfría
“Cuando la presión se mantiene constante, los
volúmenes de los gases son directamente proporcionales a las temperaturas
ABSOLUTAS”, es decir, que si la temperatura aumenta, el volumen también
aumenta. Esta ley se fundamenta en que
todo cuerpo por acción del calor se dilata.
Ejemplo:
Un gas tiene un volumen de
2.5 L a 25 °C. ¿Cuál será su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 °C?
Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que usar
la escala Kelvin.
Solución: Primero expresamos
la temperatura en Kelvin:
T1 = (25 + 273) K= 298 K
T2 = (10 + 273) K= 283 K
Ahora sustituimos los datos en la ecuación:
Si despejas V2 obtendrás
un valor para el nuevo volumen de 2.37 L.
LEY DE GAY LUSSAC
“Cuando el volumen se mantiene constante, las
presiones que ejercen los gases son directamente proporcionales a sus
temperaturas ABSOLUTAS”, de manera que si la temperatura aumenta, la presión también
aumenta.
Ejemplo:
Cierto volumen de un gas se
encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué
temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?
Solución: Primero expresamos
la temperatura en kelvin:
T1 = (25 +
273) K= 298 K
Ahora sustituimos los datos
en la ecuación:
Si despejas T2 obtendrás
que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo mismo -39.5 °C.
LEY COMBINADA
Tomando en cuenta la intervención simultánea de
los tres factores físicos: presión, volumen y temperatura, es decir, combinando
las tres leyes estudiadas Boyle, Charles y Gay Lussac, se tiene la ley
combinada.
ECUACIÓN
GENERAL
La constante universal de los gases se calcula
tomando en cuenta las condiciones normales de un gas, esto es: una mol, 1 atm,
22,4 litros y 273 K. Por lo tanto si en
la fórmula general despejamos R, tendremos:
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LEY DE DALTON
“La presión total de una mezcla de dos o más
gases que no reaccionan entre sí es igual a la suma de las presiones de los
componentes”
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