INSTITUCION EDUCATIVA INTEGRADO CARRASQUILLA INDUSTRIAL
AREA: MATEMATICAS ASIGNATURA: FISICA GRADO: 8° GRUPO:______
DOCENTES: MARIA ISABEL TRUQUE M - RAFAEL SANABRIA TAPIAS
ALUMNO:________________________________________________
DOCUMENTO Nº 7.
FACTORES QUE AFECTAN LOS CAMBIOS DE ESTADO LA PRESION
Mientras la evaporación se produce en la superficie de los líquidos, cuando la vaporación se produce bajo la superficie por lo general se producen burbujas, que se dirigen a la superficie y entonces el liquido entra en ebullición. La presión del vapor contenida en el interior de las burbujas de un líquido de ebullición debe ser suficientemente grande para resistir la presión del líquido que lo rodea. Así, la ebullición de un líquido se produce cuando la presión del vapor es mayor que la presión exterior. Al aumentar la presión exterior, el punto de ebullición eleva pues se requiere una mayor agitación térmica(es decir mayor temperatura) para que la presión de las burbujas contra reste la presión externa.
Altura sobre el nivel del mar
(m)
Presión Atmosférica (mm de Hg)
Punto de ebullición del agua(°C)
0 760 100
1.000 670 97
2.000 600 93
2.500 560 92
9000 240 70
el alambre penetra el bloque de hielo, y por encima del alambre se forma nuevamente una capa de hielo (fig.6).
Esto significa que al aumentar la presión, el punto de fusión se mantiene en 0°Cy por lo tanto el hielo solo se funde en partes sobre las cuales ejerces presión.
PRESENCIA DE SOLUTOS
La adición de sustancias a un líquido modifica los puntos de fusión y ebullición del mismo. Así, el agua salada hierve a mayor temperatura que el agua pura y se congela a una temperatura inferior a 0ºC, este hecho tiene varias aplicaciones prácticas. Por ejemplo si adicionamos sal a un trozo de hielo, podemos conseguir que este se funda, aunque la temperatura sea inferior a 0ºC. En países con clima estacionales, durante el invierno, las carreteras suelen colmarse de nieve, pero lo que es necesario aplicar grandes cantidades de sal, para fundir la nieve y hacer transitable las vías.
Así mismo, este principio se utiliza en el laboratorio para preparar mezclas frigoríficas, cuyo efecto es el descenso notable de la temperatura de un espacio determinado.
Otra aplicación importante del descenso del punto de fusión debido a la presencia de solutos se encuentra en los anticongelantes, sustancias que se adicionan al agua circulante en los sistemas de refrigeración de algunos vehículos. Cuando el motor de un automóvil está detenido, la temperatura del agua de refrigeración desciende hasta igualarse con la temperatura ambiente. En invierno esta temperatura puede ser menor de 0ºC, por lo que este líquido puede llegar a congelarse. Dado que durante el proceso de solidificación, el agua se expande, puede ocurrir ruptura de los conductores que contienen el líquido refrigerante y causar daños severos al mecanismo del vehículo. Los anticongelantes suelen tener como principal componente alcohol o glicerina.
LOS GASES
Todas estas observaciones acerca del comportamiento y característica de los gases ha llevado a la formulación de una serie de leyes que describen dichas observaciones de manera general.
1.- La ley de Boyle - Mariotte. (Químico irlandés Robert Boyle: 1627-1691) Esta ley dice que, si se mantiene la temperatura constante, cuando se aumenta la presión de un gas ideal, su volumen disminuye en la misma proporción. Es decir P1. V1 = P2. V2.
Ejemplo Nº 1. Un gas ocupa un volumen de 25 litros cuando se encuentra a una presión de 1 atm. Si se mantiene la temperatura constante y se aumenta la presión a 1.9 atm, calcula el volumen que ocupa este gas.
Solución: P1 =1 atm P2 = 1.9 atm V1 = 25 l (litro) V2 =?
Al aplicar la expresión: P1V1 = P2V2 despejando V2 nos queda: V2 = P1PV21
Remplazando: V2 = (1amt)(25l)
1.9amt = 25l
1.9 = 13,1578 l(litro)
V2 = 13,1578 l(litro)
Observamos que al aumentar la presión disminuye el volumen, pues son inversamente proporcionales Porque: PV=K (constante).
2.-La ley de Gay-Lussac. (Químico francés: 1778-1850) Esta ley dice que si se mantiene la presión constante, el volumen del gas aumentará en la misma proporción en que aumente su temperatura absoluta: VT11
=
VT22T1 =21ºC T2 = 75ºC V1 = 23 l (litro) V2 =?
Al aplicar la expresión: V1
T1
=
V2T2 despejando V2 nos queda:
V
2=
T2V1T1
Remplazando: V2 = (75º C)(23l)
21º C = 1725l
21 = 82,1428 l(litro)
V2 =82,1428 l(litro)
Observamos que al aumentar la temperatura aumenta el volumen, pues son
directamente proporcionales. Porque
:
VT =K (constante).Ejemplo n° 3. Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58 °C, ¿qué volumen final ocupará el gas?
Desarrollo
Datos: V1 = 1 l
P1 = P2 = P = constante t1 = 18 °C
t2 = 58 °C Ecuación:
P1.V1/T1 = P2.V2/T2
Si P = constante: V1
T1
=
V2 T2Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas. t1 = 18 °C
T1 = 18 °C + 273,15 °C T1 = 291,15 K
t2 = 58 °C
T2 = 58 °C + 273,15 °C T2 = 331,15 K
Despejamos V2, nos queda:
V
2=
TT2V11V
2=
(1l)291,15.(331,15K K)=
331,15291,15l = 1,14 lV2= 1,14 l
3.- La ley de Charles Esta ley dice que, si se mantiene el volumen constante, la presión de un gas aumenta en la misma proporción en la que aumenta su
temperatura absoluta: PT11
=
PT22Solución: T1 = 19ºC P1 =2,6 atm T2 =?
P2 = 3,7 atm
Al aplicar la expresión: P1
T1
=
P2T2
despejando T2 nos queda: T2 = P2T1
P1
Remplazando: T2 = (3,7amt)(19º C)
2,6amt =
70,3º C
2,6 =27,0384ºC
T2 = 27,0384ºC
Observamos que al aumentar la presión aumenta la temperatura, pues son
directamente proporcionales. Porque
:
PT =K (constante).Ejemplo n° 5. Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 18
atmósferas, si se mantiene constante el volumen, qué aumento sufrió el gas al ser calentado a 52 °C?
Desarrollo
Datos: t1 = 32 °C t2 = 52 °C
P1 = 18 atmósferas V1 = V2 = V = constante
Ecuación: P1V1
T1
=
P2V2 T2
Si V = constante: P1
T1
=
P2 T2Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas. t1 = 32 °C
T1 = 32 °C + 273,15 °C T1 = 305,15 K
t2 = 52 °C
T2 = 52 °C + 273,15 °C T2 = 325,15 K
Despejamos P2:
P2 = PT1T12
P2
=
(18atmósferas305,15).K(325,15K)=
5852,7305,15atmósferas=
19,18 atmósferasP2 = 19,18 atmósferas
LEY DE LOS GASES IDEALES
determinada masa con respecto a la presión y la temperatura. Y se enuncia así:
Para una determinada masa de cualquier gas, se cumple que le producto de la presión por el volumen dividido entre el valor de la temperatura, medida en grados kelvin (ºk), es una constante:
P . V
T = k (constante)
Ecuación del Estado de los gases Ideales.
La Presión de un gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene, el Volumen que ocupa, la Temperatura a la que se encuentra y la cantidad de sustancia que contiene (número de moles) están relacionadas. A partir de las leyes de Boyle-Mariotte, Charles, Gay- Lussac y Avogadro se puede
determinar la ecuación que relaciona estas variables conocida como Ecuación de Estado de los Gases Ideales: P.V=N.k.T. El valor de k (constante de los gases ideales) puede determinarse experimentalmente y tiene un valor de 0,082 (atm.L/K.mol ).No se puede modificar una de estas variables sin que cambien las otras.
Donde N=numero de moléculas y K=constante de de Boltzman, cuyo valor=1,38x10-23 J/ºK
Si consideramos que el numero de moléculas del gas es proporcional al
numero de moles del gas, podemos expresar la ecuación de los gases ideales mediante la expresión, conocida como la ecuación de estado de los gases ideales: P.V=n.R.T
Donde: n=numero de moles de gas y R=constante universal de los gases, cuyo valor en unidades del sistema internacional de unidades es
R=8,314J/mol.ºk (1 mol=6,02x1023 moléculas de gas.)
Ejemplo nº 1. Una determinada masa de un gas ocupa un volumen de 165 l a una presión de1,97 atm, cuando la temperatura ambiente es de
23ºC(296,15ºK).
a) ¿Cuál es la presión del gas a una temperatura de 82ºC(355,15ºK) cuando ocupa un volumen de 207 l?
b) Calcula el número de moles de gas. Solución:
a) P1=1,97 atm V1=165 l T1=296,15ºK P2=?
V2=207 l T2=355,15ºk.
Según la ecuación de los gases ideales, se verifica que: P1V1
T1
=
Despejando P2 tenemos: P2=P1V1T2
T1V2
Remplazando queda:
P2=(1,97atm)(165l)(355,15º k) (296,15º k)(207l) =
5441,5075atm
61 11303,05 =¿1,88312 atm
P2=1,88312 atm
b) A partir de la expresión: P.V=n.R.T tenemos que:
n=
P . VR . T , remplazandoqueda:
n=
(1,97atm)(165l)(0,082atm . L/K . mol).(355,15º k)
=
325,05mol
29,1223
=
11,16154974mol
n=
11,16154974 molTeoría cinética de los gases
Descripción
Presión ejercida por un gas
Definición cinética de temperatura
Actividades
En esta sección estudiaremos un sistema de muchas partículas y consideraremos la conducta promedio de sus constituyentes microscópicos. En particular, se calculará la presión ejercida por el sistema de partículas en términos de los choques que experimentan las moléculas del gas contra las paredes del recipiente.
El objetivo del programa, es el de relacionar las variables presión, volumen y temperatura, en un modelo de gas ideal bidimensional, así como la de conocer la interpretación cinética de la presión y de la temperatura de un gas.
El gas ideal bidimensional está encerrado en un recipiente que dispone de un émbolo móvil, de modo que se puede aumentar o disminuir el volumen (área) del gas. Las moléculas se colocan inicialmente en posiciones aleatorias, las direcciones de sus velocidades también son aleatorias y sus magnitudes son iguales y proporcionales a la raíz cuadrada de la temperatura. Tenemos de este modo un sistema de partículas en equilibrio a la temperatura T, que chocan elásticamente entre sí y con las paredes del recipiente.
El programa calcula el cambio de momento lineal que experimentan las moléculas al chocar con el émbolo y divide este cambio entre el tiempo. El cociente es una medida de la fuerza que ejerce el émbolo sobre las moléculas del gas, o también se puede interpretar como una medida de la presión del gas.
no de módulo cuando una molécula choca con la pared del recipiente, pero cambia de módulo y dirección cuando se produce una colisión entre dos moléculas.
