Leyes de los gases, unidad 1, emergencias
- 2. INTRODUCCIÓN Las leyes de los gases son un conjunto de leyes químicas y físicas que permiten determinar el comportamiento de los gases en un sistema cerrado.
- 3. INTRODUCCIÓN Los parámetros estudiados en las diferentes leyes de los gases son: Presión: es la cantidad de fuerza aplicada sobre una superficie. La unidad de presión es el pascal (Pa) pero para el análisis matemático de las leyes de los gases se usa la unidad de atmósfera (atm); 1 atm es igual a 101325 Pa. Volumen: es el espacio ocupado por una cierta cantidad de masa y se expresa en litros (L).
- 4. Presión atmosférica = 1 atm 1,00 atm = 760 mm Hg = 760 torr =101,325 kPa Fg Fa
- 5. INTRODUCCIÓN Temperatura: medida de la agitación interna de las partículas de gas y se expresa en unidades Kelvin (K). Para transformar centígrados a Kelvin, sólo tenemos que sumar 273. Moles: es la cantidad de masa del gas. Se representa con la letra n y sus unidades son moles.
- 7. 7 Ley de Boyle - Mariotte Robert Boyle (1627-1691) dedujo esta ley en 1662. La presión y el volumen de un gas ideal están inversamente relacionados: cuando uno sube el otro baja y viceversa. Boyle decía que, Si se mantiene constante la temperatura, la presión y el volumen de una cantidad de gas son inversamente proporcionales.
- 8. 8 Ley de Boyle - Mariotte Ley de Boyle (1662) PV = constante (k) para n y T constantes Para 2 estados distintos: P1V1 = cte = P2V2 La presión de un gas ideal en procesos isotérmicos es inversamente proporcional al volumen. (P*V = K)
- 10. Ejercicio A presión de 12 atm, 28L de un gas a temperatura constante experimenta un cambio ocupando un volumen de 15 L. Calcular cuál será la presión que ejerce el gas. Datos: P1 = 12 atmósferas V1 = 28 litros V2 = 15 litros Fórmula: P1 · V1 = P2 · V2 Sustitución 12 · 28 = P2 · 15 P2 = 336 / 15 Resultado 22,4 atm
- 11. Ejercicio en clase Tenemos 4 L de un gas que están a 600 mmHg de presión. ¿Cuál será su volumen si aumentamos la presión hasta 800 mmHg? La temperatura es constante, no varía.
- 12. 12 Ley de Charles Jacques Alexandre Charles (1746-1823) hizo el primer vuelo en globo inflado con hidrógeno en 1783 y formuló la ley que lleva su nombre en 1787. Charles decía que “En el caso de que se mantenga constante la presión, el volumen de una cantidad de gas está relacionado a la temperatura absoluta. Se puede decir que el volumen y la temperatura son directamente proporcionales o que el cociente del volumen entre la temperatura es constante”.
- 13. Ley de Charles Charles (1787) V T Para 2 estados: V1/T1= cte=V2/T2 En procesos isobáricos el volumen aumenta en forma directamente proporcional a la temperatura absoluta
- 15. Ejercicio Un gas ocupa un volumen de 5,5 litros a una temperatura de -193 ºC. Si la presión permanece constante, calcular a qué temperatura en volumen sería de 7,5 litros. Datos T1 = -193ºC → 273 + (-193) = 80 K V1 = 5,5 litros V2 = 7,5 litros Formula V1 / T1 = V2 / T2 Despejamos la incógnita T2: V1 / T1 = V2 / T2 → T2 = V2 / (V1 / T1 ) T2 = 7,5 / (5,5 / 80) Resultado= 109,1 K
- 16. Ejercicio en clase Un gas cuya temperatura llega a 25° C tiene un volumen de 2,5 L. Para experimentar, bajamos la temperatura a 10° C ¿Cuál será su nuevo volumen?
- 17. 17 Ley de Gay Lussac Durante sus experimentos, Gay-Lussac descubrió algunos datos interesantes. Uno de ellos fue que la temperatura y la presión de un gas aumentaban de forma proporcional si se mantenía constante su volumen. Así surgió la Ley de Gay-Lussac, que establece que, a volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura.
- 18. Ley de Gay-Lussac Gay-Lussac (1802) P a T En gas ideal al aumentar la temperatura entonces aumenta la presión en forma directamente proporcional. P = k T para n y V constantes Para 2 estados: P1/T1= cte=P2/T2
- 20. Ejercicio Un gas ocupa un recipiente de 1,5 litros de volumen constante a 50ºC y 550 mmHg. ¿A qué temperatura en °C llegará el gas si aumenta la presión interna hasta 770 mmHg? Datos T1 = 50ºC → 50 + 273 = 323ºK P1 = 550 mmHg P2 = 770 mmHg T2 = ? Fórmula P1 / T1 = P2 / T2 Despejar T2: P1 / T1 = P2 / T2 → T2 = P2 / (P1 / T1 ) T2 = 770/ (550 / 323) Resultado= 452,2 ºK
- 21. Ejercicio en clase Tenemos un cierto volumen de un gas bajo una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25° C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg? Solución: Lo primero que debemos hacer es convertir los 25º C a grados Kelvin: T1 = (25 + 273) K= 298 K Respuesta: La temperatura debe bajar hasta los 233,5º Kelvin. Si convertimos estos grados en grados Celsius hacemos 233,5 − 273 = −39,5 °C.
- 22. 22 Ley de Avogadro Avogadro descubre en 1811 que, a presión y temperatura constantes, la misma cantidad de gas tiene el mismo volumen independientemente del elemento químico que lo forme. La cantidad de gas se mide en moles (el símbolo estándar para moles es n). El volumen de un gas es directamente proporcional al número de moléculas presente, es decir, el número de moles de gas.
- 23. LEY DE AVOGADRO
- 24. Ejercicio Calcular el volumen de 6,4 moles de un gas a 210ºC sometido a 3 atmósferas de presión. Solución: Estamos relacionando moles de gas, presión, temperatura y volumen por lo que debemos emplear la ecuación P · V = n · R · T Pasamos la temperatura a Kelvin: 210ºC = (210 + 273) ºK = 483ºK V = n · R · T / P = 6,4 moles · 0,0821 · 483ºK / 3 atm. = 84,56 litro
- 25. Ejercicio en clase Tenemos 3,50 L de un gas que, sabemos, corresponde a 0,875 mol. Inyectamos gas al recipiente hasta llegar a 1,40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (la temperatura y la presión las mantenemos constantes).
- 26. Ley de Dalton de las presiones parciales • Las leyes de los gases también se aplican a las mezclas de gases. •La ley de Dalton afirma que la presión barométrica (PB) es la suma de sus presiones parciales individuales. • Presión parcial: –Cada componente de una mezcla de gases ejerce una presión igual a la que ejercería si estuviese él sólo en el recipiente.
- 27. CHOSICA Ptot = PA + PB + PC + …