Física Plan Diferenciado, Gases Ideales 3t3m3i

Física plan diferenciado 4to medio TERMODINAMICA

GASES IDEALES

EL MOVIMIENTO BROWNIANO • 1827 ROBERT BROWN • Observa al microscopio Granos de polen suspendidos en agua Movimientos trayectorias quebradizas • Agua en calma

• Explicación: teoría atómica explica que los átomos están en continuo movimiento

1905 Einstein • Analiza el movimiento browniano y determina de forma teórica el tamaño de la masa de los átomos. • diámetro de un átomo típico que es de unos

10- 10m.

• Desde el punto de vista atómico o microscópico, las tres fases de la materia difieren. Átomos y moléculas ejercen fuerzas atractivas entre sí, fuerzas que son de naturaleza eléctrica, manteniendo una distancia mínima de separación (si se acercan mucho se produce una repulsión eléctrica entre los electrones exteriores).

GAS • Las fuerzas en un gas son aún más débiles, las velocidades son altas, en todas direcciones y las moléculas no permanecen juntas Se mueven rápidamente en todas direcciones chocando entre si

LAS LEYES DE LOS GASES Y LA TEMPERATURA ABSOLUTA • expresión de la variación volumétrica • ΔV = β V0 ΔT , • donde V0 es el volumen inicial, ΔT es la variación de temperatura y β es el coeficiente de dilatación cúbica.

• ecuacion que permite describir como se expande un gas, no resulta ser muy util, por que un gas ocupara todo el recipiente que lo contenga

• El volumen de un gas va a depender tanto de la presión como la temperatura. • Por lo tanto es necesario establecer una relación entre la presión, la temperatura, el volumen y masa de un gas

• Esta ecuación se conoce con el nombre de ecuación de estado

Experimento para demostrar que existe presión atmosférica

Ecuación de estado • para una cantidad dada de gas ,el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que se le aplique si el proceso se ha realizado a temperatura constante. • Esta relación se conoce como la ley de Boyle

Ecuación de estado

• siendo n el número de moles y R la constante universal de los gases. • El valor de la constante R es: • R = 8,3145 J/m ºK ó R= 0,082 ( lt.atm/ mol °K ) ó R = 1,986calorías/mol.K)

Ley de Boyle(1627-1691) • “A temperatura constante, los volúmenes que ocupa una determinada masa de gas son inversamente proporcionales a las presiones que soporta”

• RELACIONES TIPICAS DE PRESION OBTENIDAS POR BOYLE

Edmundo Mariotte(1620-1684) • Postula paralelamente y de manera independiente la misma relación. Al representar gráficamente las variaciones de las presiones con los volúmenes a temperatura constante se obtiene una curva del tipo hiperbólica la que recibe el nombre de “ ISOTERMA”

• Los gases que se rigen por la ley de Boyle y Mariotte se denominan perfectos o ideales.

• Dentro de los gases reales el oxígeno, el hidrógeno y el anhídrido carbónico son los que más se aproximan con la característica de gases ideales.

• Esta ley también permite encontrar una relación entre la densidad y el volumen y entre la densidad y la presión. Como se tiene que la densidad (D) es la razón entre masa (M) y volumen (V), entonces para una masa M se tiene que :

• De acuerdo a la ley de Boyle y Mariotte se tendrá: • A continuación podemos decir que:

Esto nos dice que “A temperatura constante, las densidades de un gas son directamente proporcionales a las presiones que soporta”. • La relación que se da entre la temperatura y el volumen se encontró un siglo después que se publicó la ley de Boyle.

Jacques Charles ( 1746-1823)

• para el caso en que la presión no es muy alta y esta se mantiene constante, el volumen de un gas se incrementa en forma lineal con el aumento de la temperatura

• Todos los gases se licuan a bajas temperaturas, así se tiene que el oxígeno lo hace a –183ºC • ¿OXIGENO LIQUIDO?

• INDEPENDIENTE DE LA PRESION cada vez que analizo la relación entre temperatura y volumen se encuentra que a volumen 0, temperatura es de -273,15 °C

• Si un gas se pudiera enfriar hasta los -273 °C, seria la temperatura mas baja posible de encontrar.

• Gay-Lussac en llego a comprobar que : • A)“ a presión constante todos los gases tiene el mismo coeficiente de dilación cúbica, el cual tiene un valor de 1/273 ó 0,00366ºC-1.” • B) a volumen constante, todos los gases tienen el mismo coeficiente de presión, equivalente al de dilatación cúbica, ósea, 1/273ºC-“1.

1884, lord Kelvin Comprende el fenómeno e interpreta que -273,15°C corresponde a la temperatura teorica mas baja posible, el cero absoluto. Tomando al cero absoluto como punto de partida, establece la escala de temperatura absoluta . Ahora conocida como escala kelvin Un kelvin (K) es de igual magnitud que un grado Celsius©

Ley de Charles. • a presión constante el volumen de una cantidad de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta V1 /T1 = V2 /T2.

• La dependencia de volumen de un gas esta dada por:

• k2 es la constante de proporcionalidad • k2 es igual para todos los Gases a presión constante. Comparamos dos conjuntos de Condiciones: volumen y temperatura

ejercicio

ley de Gay-Lusacc • Volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta

Ley de Avogadro • Complementa trabajos de Boyle, Charles, Gay Lussac. • Establece que: a iguales T° y P, volúmenes iguales de gases distintos, poseerán la misma cantidad de átomos o moleculas.

• El volumen de cualquier gas debe ser proporcional al numero de moles de moléculas presentes.

Ley de avogadro • N representa el numero de moles, k3 es la constante de proporcionalidad. • De la ley se desprende que , cuando dos gases reaccionan entre si, los volúmenes que reaccionan de cada uno de los gases tienen una relación simple entre si.

• Si el producto es un gas, su volumen se relaciona al volumen de los reactivos (demostrado antes por Gay Lussac) • Ej: A la misma T° y P, los volúmenes de un gas son directamente proporcionales al numero de moles

• La relacion de volumen de hidrogeno molecular a nitrogeno molecular es 3:1, • La del amoniaco a hidrogeno moleular es 2:4, o 1:2.

Ecuacion de gas ideal • Leyes de los gases

• Las tres expresiones combinadas dan una ecuacion maestra: • PV=nRT

PV=nRT • R=constante de los gases A 0°C y 1atm (temperatura y presión estándar)TPE.

• La ecuación del gas ideal describe la relación entre las 4 variables P, V, T y n. • Un gas ideal es un gas hipotético cuyo comportamiento de presión , volumen y temperatura se puede describir completamente por la ecuación del gas ideal