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La teoría cinética de los gases explica las características y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento están relacionados,

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Presentación del tema: "La teoría cinética de los gases explica las características y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento están relacionados,"— Transcripción de la presentación:

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3 La teoría cinética de los gases explica las características y propiedades de la materia en general, y establece que el calor y el movimiento están relacionados, que las partículas de toda materia están en movimiento hasta cierto punto y que el calor es una señal de este movimiento.

4 POSTULADOS:

5 MOVIMIENTO GAS IDEAL

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12 Son las propiedades de partículas no observadas previamente y es por medio de La termodinámica que trata los procesos de transferencia de calor, que es una de las formas de energía y como puede producir un trabajo con ella. En esta área se describe como la materia en cualquiera de sus estados (sólido, líquido, gaseoso) va transformándose PROPIEDADES MICROSCOPICAS DE UN GAS

13 . Desde un punto de vista macroscópico de la materia se estudia como ésta reacciona a cambios en su volumen, presión, temperatura entre otros. La termodinámica se basa en cuatro leyes principales: el equilibrio termodinámico (o ley cero), el principio de conservación de la energía (primera ley), el aumento temporal de la entropía (segunda ley) y la imposibilidad del cero absoluto (tercera ley).

14 Una consecuencia de la termodinámica es lo que hoy se conoce como mecánica estadística. Ésta rama estudia, al igual que la termodinámica, los procesos de transferencia de calor, pero contrario a la anterior desde un punto de vista molecular. La materia como se conoce está compuesta por moléculas y el conocer el comportamiento de una sola de sus moléculas nos lleva a medidas erróneas. Es por eso que se debe tratar como un conjunto de elementos caóticos o aleatorios, y se utiliza el lenguaje estadístico y consideraciones mecánicas para describir comportamientos macroscópicos de este conjunto molecular microscópico.

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16 La ecuación de estado La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:ecuaciónmoles Donde: P.V = n.R.T P = Presión absoluta(medida en atmósferas)Presión absolutaatmósferas V = Volumen (en esta ecuación el volumen se expresa en litros)Volumenlitros n = Moles de GasMolesGas R = Constante universal de los gases idealesConstante universal de los gases ideales T = Temperatura absolutaTemperatura absoluta

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18 Partiendo de la ecuación de estado: P.V = n.R.T Tenemos que: Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados del mismo gas, 1 y 2: Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.presiónvolumentemperatura

19 También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, la presión de un gas es inversamente proporcional a su volumen: Ley de Boyle-Mariotte

20 Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac Proceso isobaro (Charles) Leyes de Charles y Gay-Lussac

21 Proceso isocoro ( Gay Lussac)

22 . Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que: Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos. Una forma alternativa de enunciar esta ley es: Ley de Avogadro

23 Ejemplo 1: Si tenemos 1,0 mol de gas a 1,0 atm de presión a 0°C (273,15 K), ¿cuál será el volumen? PV = nR T V=nR T/p V = (1,0 mol)(0,0821 Atm.L/mol K)(273 K)/(1,0 atm) V= 22,41 L Ejercicios

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25 Basándonos y usando las consideraciones anteriores para un gas ideal, se puede demostrar que un gas confinado a cierto volumen la presión sobre cualquier pared del recipiente es donde es la velocidad molecular y es la densidad dada por Siendo m la masa molecular y M la masa molar. Del resultado anterior se desprende que la raíz de la velocidad cuadrática media es 25 CALCULO CINETICO DE LA PRESIÓN

26 DEMOSTRACION

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28 Se considera un cilindro de sección transversal A que se encuentra provisto de un pistón despreciable y que se ajusta adecuadamente al cilindro que contiene gas. Al calentar el gas por algún medio este se dilata teniendo como efecto un gran número de colisiones ejerciendo una fuerza de presión pA sobre la superficie del pistón.

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30 El trabajo realizado por un sistema (se le considera sistema a la porción de universo a ser estudiada) no solo depende del estado inicial y final, sino además depende de los estados intermedios, esto significa que depende de la trayectoria. El trabajo efectuado a presión constante (proceso isobárico) se puede evaluar como: W= p.v En un diagrama p.V, el trabajo realizado entre el estado inicial y el estado final está dado por el área bajo la curva.

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35 LEYES DE LOS GASES LEY DE AVOGADRO Podemos expresar la ley de Avogadro así: Donde: V : volumen del gas n : n° de moles k : constante de proporción. Supongamos que tenemos una cierta cantidad de gas n 1 que ocupa un volumen V 1 al comienzo del experimento. Si variamos la cantidad de gas hasta un nuevo valor n 2, entonces el volumen cambiará a V 2, y se cumplirá:

36 Ejemplo: Sabemos que 3.50 L de un gas contienen mol. Si aumentamos la cantidad de gas hasta 1.40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (a temperatura y presión constantes) Solución: Usamos la ecuación de la ley de Avogadro : V 1 n 2 = V 2 n 1 (3.50 L) (1.40 mol) = (V 2 ) (0.875 mol) Despejando V 2 obtenemos un valor de 5.60 L.

37 LEY DE BOYLE La expresión matemática de esta ley es: (el producto de la presión por el volumen es constante) Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V 1 que se encuentra a una presión P 1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V 2, entonces la presión cambiará a P 2, y se cumplirá:

38 Ejemplo: 4.0 L de un gas están a mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta mmHg? Solución: Sustituimos los valores en la ecuación P 1 V 1 = P 2 V 2. (600.0 mmHg) (4.0 L) =(800.0 mmHg) (V 2 ) Despejando V 2 obtendrás un valor para el nuevo volumen de 3L.

39 LEY DE CHARLES Lo que Charles descubrió es que si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor. Podemos expresarlo así: Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V 1 que se encuentra a una temperatura T 1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V 2, entonces la temperatura cambiará a T 2, y se cumplirá:

40 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: T 1 = ( ) K= 298 K T 2 = ( ) K= 283 K Ahora sustituimos los datos en la ecuación: 2.5L Despejando V 2 obtendrás un valor para el nuevo volumen de 2.37 L. Ejemplo

41 LEY DE GAY-LUSSAC Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor: Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P 1 y a una temperatura T 1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T 2, entonces la presión cambiará a P 2, y se cumplirá:

42 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: T 1 = ( ) K= 298 K Ahora sustituimos los datos en la ecuación: Si despejas T 2 obtendrás que la nueva temperatura deberá ser K o lo que es lo mismo °C. Ejemplo

43 ESCALA DE TEMPERATURA Escala Kelvin y de los gases perfectos Escala Celsius

44 ESCALA DE TEMPERATURA Escala Fahrenheit Escala Rankine

45 ESCALA DE TEMPERATURA Escala Reamur


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