Comportamiento de los gases Ciencias de la Tierra II (Sesión 9)

Teoría cinética aplicada a los gases La teoría cinética se ha propuesto para explicar las características y las propiedades de la materia en general. En esencia, la teoría establece que el calor y el movimiento están relacionados, que las partículas de toda la materia están en movimiento hasta cierto punto y que el calor es una señal de este movimiento. Teoría cinética aplicada a los gases Ciencias de la Tierra II

Las siguientes suposiciones las hacemos al aplicar esta teoría a los gases

Ciencias de la Tierra II Los gases están compuestos por partículas muy pequeñas llamadas moléculas. La distancia que hay entre estas moléculas es muy grande comparada con su tamaño, y el volumen total que ocupan las moléculas es sólo una fracción pequeña del volumen que ocupa todo el gas. Primera Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II No existen fuerzas de atracción (fuerzas intermoleculares) entre las moléculas de un gas. Segunda Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II Estas moléculas se encuentran en un estado de movimiento rápido constante, chocan unas con otras y con las paredes del recipiente que las contiene en una manera perfectamente aleatoria. La frecuencia de las colisiones con las paredes del recipiente explica la presión que ejercen los gases. Tercera Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II Todas estas colisiones moleculares son perfectamente elásticas, en consecuencia, no hay pérdida de energía cinética en todo el sistema. Cuarta Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II La energía cinética promedio por molécula del gas es proporcional a la temperatura en Kelvin y la energía cinética promedio por molécula en todos los gases es igual a la misma temperatura. Teóricamente, a cero Kelvin no hay movimiento molecular y se considera que la energía cinética es cero. Quinta Ciencias de la Tierra II

- 273.15 oC El cero Absoluto es equivalente a Met-Check: Weather instrumentation. (2003) Ciencias de la Tierra II

Leyes de los Gases

Efecto del cambio de presión sobre el volumen de un gas a temperatura constante. V α 1 / P (Temperatura constante) Ecuación de Boyle V1 P1 = V2 P2 Ley de Boyle Ciencias de la Tierra II

Aplicación de la Ley de Boyle Un gas tiene un volumen de 500 ml cuando está sujeto a una presión de 760 mm de Hg. Calcule el volumen que ocupará el gas si la presión se reduce a 380 mm de Hg. Aplicación de la Ley de Boyle Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II Efecto del cambio de temperatura sobre el volumen de un gas a presión constante. V α T (Presión constante) Ecuación de Charles V1 / T1 = V2 / T2 Ley de Charles Ciencias de la Tierra II

Aplicación de la Ley de Charles El volumen de una muestra de hidrógeno es de 1.63 litros a – 10 grados C. Encontrar el volumen que ocupará a 150 grados C, suponiendo que la presión es constante. Aplicación de la Ley de Charles K = ºC + 273 Ciencias de la Tierra II

Ley de la Combinación de los Gases La ley de Boyle y la ley de Charles se pueden combinar para generar una ecuación que relacione el volumen, temperatura y presión de un sistema bajo diferentes condiciones: Ley de la Combinación de los Gases V α T V α 1 / P V α T/ P Ecuación de la Ley de la Combianción de los Gases V1 P1/ T1 = V2 P2/ T2 Ciencias de la Tierra II

Aplicación de la Ley de la Combinación de los Gases Calcular el volumen de oxígeno en condiciones de TPE si el volumen del gas es 450 ml cuando la temperatura es de 23 grados C y la presión de 530 mm de Hg. Aplicación de la Ley de la Combinación de los Gases TPE = condiciones estándar de temperatura y presión. La temperatura estándar es de 0 grados C equivalentes a 273 K y una presión estándar es de 1 atm o 760 mm de Hg. Ciencias de la Tierra II

Efecto del cambio de la masa de un gas sobre el volumen a temperatura y presión constante. V α n (Presión y Temperatura constantes) Ecuación de Avogadro V1 / n1 = V2 / n2 Ley de Avogadro Ciencias de la Tierra II

Efecto del cambio de temperatura sobre la presión de una gas a volumen constante. P α T (Volumen constante) Ecuación de Gay-Lussac P1/ T1 = P2/ T2 Ley de Gay-Lussac Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II Las leyes anteriores aplicadas en conjunto generan una ecuación conocida como la ecuación del gas ideal, la cual es: PV = nRT Donde: P = presión V = volumen n = moles R = cte general de los gases ideales T = temperatura Ley del Gas Ideal Ciencias de la Tierra II

Aplicación de la Ley del Gas Ideal ¿Qué presión ejercerán 350 g de He contenidos en un volumen de 250 ml a una temperatura de 35 grados C? Peso atómico del He = 4 Aplicación de la Ley del Gas Ideal Ciencias de la Tierra II

Ley de Avogadro de los volúmenes molares Volúmenes iguales de gases diferentes a la misma presión y temperatura contienen un número igual de moléculas. Mediante experimentación se demostró que el volumen de 1 mol de cualquier gas ocupa un volumen de 22.4 litros en condiciones estándar de temperatura y presión, es decir, a 0 ºC y a 760 mm de Hg. Volumen molar = 22.4 litros / mol - Ley de Avogadro de los volúmenes molares Ciencias de la Tierra II

Encontrar el peso molecular a partir del volumen molar Encontrar el peso molecular del dióxido de carbono con los siguientes datos obtenidos por experimentación: Masa = 0.545 g Voumen = 297 ml Temperatura = 22 grados C Presión = 766 mm de Hg Encontrar el peso molecular a partir del volumen molar Ciencias de la Tierra II

Ciencias de la Tierra II Chang, Raymond (1992). Química. 4ta ed. Estados Unidos de América: McGraw Hill. Greaney, G. (2003). The horse head nebula, B33, in Orion [Imagen]. Deep sky photography. Extraído el 23 de mayo de 2003 de la World Wide Web: http://www.astroimages.com/hhead.htm Met-Check: Weather instrumentation. (2003). Catalog [Imagen]. Met-Check: Weather instrumentation. Extraído el 23 de mayo de 2003 de la World Wide Web: http://www.metcheck.co.uk/a11.html Bibliografía Ciencias de la Tierra II