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http://www.youtube.com/watch?v=w4hey-7-sTg
martes, 26 de noviembre de 2013
miércoles, 13 de noviembre de 2013
Este recurso fue elaborado y producido por:
Rosario Brito, José María, MA (Junio, 2011)
Gases
La materia puede presentarse en tres estados: sólido,
líquido y gaseoso, aunque en laboratorio a presiones y temperaturas específicas
se pueden obtener otros estados de la materia.
En el estado gaseoso se
encuentran las sustancias que denominamos comúnmente "gases".
Propiedades de
los gases:
´´Alrededor de 100 sustancias se encuentran a temperatura ambiente en estado gaseoso, el
manto atmosférico que nos cubre es una mezcla de gases, el 99 % del aire es de
oxígeno e hidrógeno el restante 1% es de Ar, CO2 fundamentalmente´´.
(Mcmurry Fay Química general).
Los gases tienen las siguientes propiedades:
´´Al mezclarse forman mezclas homogéneas, porque los
gases se mezclan por completo a diferencia de los líquidos que al
mezclarse se separan en diferentes
capas´´.(Mcmurry Fay Química general).
*Los gases son compresibles:
Es decir pueden
reducir su volumen al aumentar la presión a la que están sometidos (Compresibilidad).
*Aumentan su volumen al reducir la presión (expansibilidad)
Estas dos
últimas características le dan una tercera, es decir que, por poder comprimirse
y expandirse se dice que los gases son elásticos.
Esto ocurre en los gases porque las moléculas están
muy distantes unas de otras a diferencia
de los sólidos.
Ley de los gases
Según la teoría atómica las moléculas pueden tener o no cierta libertad de movimientos en el
espacio; estos grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto
de orden macroscópico. La libertad de movimiento de las moléculas de un sólido
está restringida a pequeñas vibraciones; en cambio, las moléculas de un gas se
mueven aleatoriamente, y sólo están limitadas por las paredes del recipiente
que las contiene.
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las
variables en los gases ideales, estas variables incluyen la presión (P),
el volumen (V) y la temperatura (T).
Ley de Boyle
La ley de Boyle y Mariotte plantea que el
volumen de una misma masa de gas varía inversamente proporcional
a la presión que esté sometido.
La presión por el volumen será una constante P.V=K
La expresión matemática usada para resolver problemas
aplicando la ley de Boyle es la siguiente:
P1. V1 = P2. V2
Al resolver
problemas de la ley de Boyle y Mariotte
con valores iniciales P1V1 haciendo variar P2
ó V2, si se grafican los resultados se obtendrán graficas como la siguiente:
Gráfico I
Para despejar las variables P2 ó V2 para resolver problemas de la ley de Boyle,
si es el caso de V2, como la fórmula es P1. V1
= P2. V2, solo basta con colocar P2
debajo de P1. V1, así tendremos: V2
= P1.V1
Ejercicio 1:
P2
Si a una presión de 2 atm (atmósfera) un gas ocupa un
volumen 10 ml ¿Cuál será el volumen cuando la presión sea de: a) 0.5 atm, b)1atm
c) 4atm, d) 8atm e) 16 atm.
Para el caso a tenemos:
Datos
P1=2atm
V1=10ml
P2=0.5atm
V2=?
V2 = P1.V1
P2
V2= 2atm x 10ml
0.5 atm
P2= 40ml
Resuelve los ejercicios b, c, d, e del problema
anterior.
Y así tenemos:
Para el caso b,
V2= 20ml.
Para el caso
c, V2=5ml
Para el caso d,
V2=2.5ml
Para el caso e,
V2=1.25 ml
Es conveniente usar tablas de valores antes de hacer
un gráfico.
P (atm)
V (L) P · V
P(atm)
|
V(L)
|
P.V
|
0.5
|
40
|
20
|
1
|
20
|
20
|
2
|
10
|
20
|
4
|
5
|
20
|
8
|
2.5
|
20
|
16
|
1.25
|
20
|
Esta tabla te explica que la relación presión x
volumen es una constante, de ahí la expresión
PV=K.
Si de esta tabla tú construyes un gráfico P. V, verás una pendiente curva
inversa, es el caso del gráfico número 1.
Siempre que
relaciones dos variables y tengas como resultado una curva inversa, dichas
variables serán inversamente proporcionales, que es lo que sucede con la
presión y el volumen.
Este fue el trabajo que hicieron en el laboratorio
Boyle y Mariotte.
Ley de charles
Jacques chales planteó que a presión constante, el
volumen ocupado por una masa fija de un gas varía inversamente proporcional a
la temperatura.
Matemáticamente usó la expresión:
De aquí se establece que el volumen sobre la
temperatura es una constante.
Necesitas despejar Variable V2 ó T2 de la fórmula:
En el caso de V2 si la sacas de ahí obtendrías ese
valor multiplicando en cruz, así tendrás que V1.T2/T1
= V2 y
T1. V2/V1 =T2
Problema ejemplo:
A una temperatura de 273oK, un gas ocupa un volumen de 10 ml, ¿cuál será el volumen cuando la temperatura
sea:
A) 136.5oK b) 526oK c) 816oK d) 1092oK
Al resolver los
problemas anteriores tenemos que: V1.T2/T1
= V2
Donde en el caso a tenemos
V1= 10ml
T1= 273oK
T2 = 136.5oK
V2 = 10ml x 136.5 oK = 5 ml
273oK
Resolviendo b,
c, d encontrarás que los valores serán:
B = 20 ml
C = 30 mlD = 40ml
Con estos datos podemos construir un gráfico T – V
oK
|
ml
|
136.5
|
5
|
273
|
10
|
526
|
20
|
816
|
30
|
1092
|
40
|
La relación T/V es una constante. T/V=K
oK
|
ml
|
K
|
136.5
|
5
|
27.3
|
273
|
10
|
27.3
|
526
|
20
|
27.3
|
816
|
30
|
27.3
|
1092
|
40
|
27.3
|
La pendiente será directamente
proporcional, como la siguiente
Si quieres graficar los resultados del ejercicio
anterior, buscas papel cuadriculado milimétrico y en el eje que uses para el
volumen determinas el rango, como son 5 volúmenes divide 40 el volumen más alto entre cinco y obtiene el
rango que es 8, así tiene 5 divisiones de ese lado de 8 en 8.
En el lado de la temperatura haces lo mismo, divide 1092 entre cinco y más o menos tiene un rango de 200 igual tendrás cinco divisiones, recuerdas que
la longitud en cada segmento en cada eje deben ser iguales.
Ahora unes los puntos donde se intercepten las
dos variables T y V, unes ahora los
puntos, y obtienes la pendiente, debe ser una línea recta que pasa por el eje cero, en ese caso las variables son
directamente proporcionales.
Y puedes formular el enunciado de la ley de Charles:
A presión constante el __________________ que ocupa
una misma masa de gas varía____________________ a la _________________________.
Ley de
Gay-Lussac
Gay-Lussac afirma que la presión
ejercida por un gas a volumen constante,
es directamente proporcional a la temperatura absoluta:
La fórmula o expresión matemática a usar en este caso
es
Igual que en la ley de Charles podemos despejar P2
ó T2 multiplicando en cruz y el valor que quede solo pasa a dividir.
P2 = P1
x T2
T1
A una temperatura de 300oK un gas está
sometido a una presión de 4 atm ¿Cuál será la presión si la temperatura cambia:
a) 150 ok? b) 450 oK? c) 600 oK? d) 750 oK?
Ejercicio a
Datos
P1=4atm
T1=300oK
P2=?
T2=150oK
P2 =
P1 x T2
T1
P2= 4atm X 150oK
300oK
P2 = 2 atm
Sigue resolviendo los ejercicios b, c, d y comprueba
que los resultados serán:
En b = 6 atm, c = 8 atm d = 10 atm
Con los datos obtenidos construir la tabla y el gráfico
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