LEYES DE LOS GASES IDEALES

LEYES DE LOS GASES IDEALES

SALOMÓN QUINTERO VELANDIA I. E GIBRALTAR CIENCIAS NATURALES QUÍMICA – NOVENO

2020

TEMAS ATRATAR:

 GAS

 VARIABLES DE UN GAS

 LEY DE DALTON

 LEY DE BOYLE-MARIOTTE

 LEY DE CHARLES

 LEY DE GAY LUSSAC

 LEY DE AVOGADRO

 LEY GENERAL DE LOS GASES

 LEY DE LOS GASES IDEALES

GAS

 Un gas es una sustancia cuyas moléculas están en constante movimiento, carece de forma y adopta la del recipiente que lo contiene debido a que la

fuerza entre los átomos y las moléculas apenas tienen un efecto apreciable y estos se mueven con libertad entre sí.

VARIABLES DE UN GAS

 La temperatura es un propiedad física de los gases. A temperaturas altas sus moléculas se mueven más rápido. La temperatura se debe expresar en Kelvin K = °C + 273.

 En física llamamos presión a una fuerza que se ejerce sobre una superficie.

 Según la teoría cinética la presión de un gas está relacionada con el número de choques por unidad de tiempo de las moléculas del gas contra las

paredes del recipiente.

 Cuando la presión aumenta quiere decir que el número de choques por unidad de tiempo es mayor.

 Existen distintas unidades para medir presión como:

atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mmHg), pascal (Pa), kilo pascal (Kpa), bar, Torriceli (Torr).

 El Volumen (V) es el espacio ocupado por un gas. El gas es compresible y su volumen estará determinado por el espacio ocupado. Si un gas se comprime, su presión y volumen se modificarán de acuerdo a las leyes de los gases.

 Su unidad es el mol. Un mol es la cantidad de

sustancia que contiene tantos átomos o moléculas como hay precisamente en 12 g. de Carbono 12, o bien un mol es aquel numero de gramos de una sustancia numéricamente igual a la masa

molecular de la sustancia.

GASES

PRESION (P)

TEMPERATURA (T)

VOLUMEN (L)

CANTIDAD DE MOLES (n)

o La relación entre temperatura, presión, volumen y la cantidad de gas expresado en moles, se las conoce como LEYES DE LOS GASES estas se basan en cuatro variables para definir la

condición física o estado del gas tales son:

temperatura, presión, volumen y cantidad de gas expresado en moles

LEY DE DALTON

 La suma de las presiones parciales de los gases será igual a la presión total. La suma de las presiones individuales de los gases en el aire será igual a la presión atmosférica (PB).

PB = P1 + P2 + P3 +... O;

PB = PN2 + PO2 + PH2O + PCO2

p

p

p

= p

+ p

LEY DE BOYLE- MARIOTTE

 Cuando el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas es mantenida a temperatura constante, el volumen será inversamente

proporcional a la presión: PV=K

 Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye;

si la presión disminuye el volumen aumenta.

P₁ = 1,2 atm V₁ = 12L

P = 1,8 atm₂ V₂ = X

1,2 atm • 12L 1,8 atm

X =

X = 8L

1,2 atm • 12L = 1,8 atm • X

 12L de un gas soportan una presión de 1,2 atm. ¿Cuál será el volumen que ocupará esta misma masa de gas si,

manteniéndose la temperatura constante, se la lleva a una presión de 1,8 atm?.

P

• V

= P

• V

 Una bolsa esta inflada. Tiene un volumen de 900 ml a una presión de 1 atm. ¿Qué presión se

necesita para que un globo reduzca su volumen 200 ml?

P₁ = 1 atm V₁ = 900 ml P = X₂

V₂ = 700 ml.

P

• V

= P

• V

1 atm • 900 ml = X • 700ml 1 atm • 900ml

700 ml

X =

X = 1.28 atm

LEY DE CHARLES

o El volumen de una cantidad fija de gas mantenida a presión constante es directamente proporcional a su temperatura absoluta.

o Es decir: cuando aumenta la temperatura aumenta también el volumen.

 Un gas ocupa un volumen de 50L medidos a una temperatura de 20 ºC. ¿Qué volumen ocupará a 5 ºC, si la presión se

mantiene constante?.

V₁ = 50L

T₁ = 20ºC + 273 = 293ºK V₂ = X

T₂ = 5ºC + 273 = 278ºK

50L

= X

293ºK 278ºK

X = 47,44L

 Una muestra gaseosa tiene un volumen de 200 cm³ a 20 °C de temperatura. Calcular el volumen a 0 °C si la presión permanece constante. (Calcular el

volumen en litros)

V₁ = 200 cm³ = 0.2 L

T₁ = 20ºC + 273 = 293ºK V₂ = X

T₂ = 0ºC + 273 = 273ºK

0.2L

=

X 293ºK 273ºK

X = 0.186L

L EY DE GAY ^{- L} USSAC

 La presión de un gas que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la

temperatura:

 Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero se ha de enfriar el volumen de gas deseado, hasta una temperatura característica de cada gas, a fin de poder someterlo a la presión requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente, y, eventualmente, explote.

 A 20 ºC una cierta masa de gaseosa soporta una presión de 8 atm. Si se la calienta hasta llegar a una temperatura de 80 ºC ¿cuál será la presión, suponiendo que el volumen permaneció

constante?.

P₁ = 8 atm

T₁ = 20ºC + 273 = 293ºK P₂ = X

T₂ = 80ºC + 273 = 353ºK

8 atm.

=

X 293ºK 353ºK

X = 9.63atm.

L EY DE A VOGADRO

 Es aquella en el que las constantes son presión y temperatura, siendo el Volumen directamente

proporcional al Número de moles (n)

 Un globo de helio se infla hasta tener un volumen de 2 litros, unos días después el volumen del globo es de 0.5 litros y según análisis habían 0.025 moles de helio, ¿Cuantas moles de helio habían en el

globo recién inflado?, suponga que la presión y la temperatura al momento de hacer las mediciones eran las mismas.

 v₁ = 2L.

 n₁ = X

 v₂ = 0.5L.

 n₂ = 0.025

2L.

=

0.5L

X 0.025mol

X = 1mol.

p T n V

Boyle ^{aumenta constante constante disminuye} V  1/p

Charles ^{constante aumenta constante aumenta} T  V

Avogadro ^{constante constante aumenta aumenta} n  V

L EY GENERAL DE LOS GASES

 Esta ley se relaciona con el volumen, temperatura y presión. Al relacionarlos, dan origen a una

constante: la masa del gas no varía.

 Un gas a 30 ºC y 680 mmHg ocupa un volumen de 50L. ¿Qué volumen ocupará dicho gas en

condiciones normales (p = 760 mmHg y T = 273 ºK)

 P₁ = 680 mmHg

 V₁ = 50L

 T₁ = 30ºC + 273 = 303ºK

 P₂ = 760 mmHg

 V₂ = X

 T₂ = 273ºK

=

680mmHg*50L 760mmHg * X

303ºK 273ºK

X = 40.3L

G AS IDEAL .

 Se define como gas ideal, aquel donde todas las colisiones entre átomos o moléculas son perfectamente elásticas, y en el que no hay fuerzas atractivas intermoleculares. Se puede visualizar como una colección de esferas perfectamente

rígidas que chocan unas con otras pero sin interacción entre ellas. En tales gases toda la energía interna está en forma de energía cinética y cualquier cambio en la energía interna va acompañado de un cambio en la temperatura.

 Las leyes mencionadas pueden combinarse

matemáticamente en la llamada ley de los gases ideales.

 Su expresión matemática es:

Donde:

 P=presión.

 V=volumen.

 N=numero de moles.

 T=temperatura.

 R es la constante de proporcionalidad.

 R se llama constante universal de los gases, porque experimentalmente se encontró que su valor es el mismo para todos los gases.

 El valor y las unidades de R dependen de las unidades de P, V y T.

DEMOSTRACION DE “R”.

 Basándonos en 1 mol de gas en condiciones normales. Resolvemos la ecuación para R:

𝑅 =

=

=0.0821

𝑛𝑇 1 𝑚𝑜𝑙 (273𝑘) 𝑚𝑜𝑙−𝐾 R en otras unidades:

 R=8.314J/(mol.K)

 R=1.99 calorias/(mol.K).

 Determine el volumen de 1 mol de cualquier gas, si se supone que se comporta como un gas ideal a PTE.

P • V = N • R • T

𝑉 = ^𝑛𝑅

𝑃

1𝑚𝑜𝑙 (0.0821)^{𝐿.𝑎𝑡𝑚}

= 1𝑎 𝑡 ^{𝑚𝑜𝑙.𝐾} (273𝐾)= 22.41L.

1. En el envase de cualquier aerosol podemos leer que no debemos arrojarlo al fuego ni aún vacío. ¿Por qué el fabricante está obligado a hacer esa

advertencia? ¿En qué ley de los gases te basarías para explicar la advertencia?

2. Un gas ocupa un volumen de 250 ml a la temperatura de 293 K. ¿Cuál será el volumen que ocupe cuando su temperatura sea de 303 K? Enuncia la ley de los gases que usas para hacer el problema.

3. Qué volumen ocuparán 500 ml de un gas a 600 torr de presión si se aumenta la presión hasta 750 torr a temperatura constante?

4. ¿Qué presión hay que aplicar a 2,0 L de un gas que se encuentra a una presión de 1,0 atm para comprimirlo hasta que ocupe 0,80 L?

Ejercicios propuestos