Guía De Estudio De Gases Ideales

GUÍA DE ESTUDIO: EQUILIBRIO DE FASES Y GASES IDEALES

1- Ley de Boyle: enunciado, expresión matemática y gráfico P-V.

2- Ley de Charles: enunciado, expresión matemática y gráfico P-V.

3- Ley de Gay Lussac: enunciado, expresión matemática y gráfico P-V.

4- ¿Qué relación hay entre la escala de Celsius y la escala de Kelvin de temperatura? ¿Cuál de ellas se emplea en gases?

5- Escribir la ecuación de estado de los gases ideales e indicar el significado de cada uno de sus componentes.

6- Enunciar los puntos principales de la teoría cinético-molecular de los gases. ¿Qué correlación hay entre la presión y la temperatura de un gas con parámetros de los mismos?

7- ¿Cuáles son las características de cada uno de los estados de la materia? ¿Cuál es el calor puesto en juego? ¿Cuál es el signo que precede a esos valores?

8- ¿Cómo puede definir la presión de vapor de un líquido? ¿De qué depende su valor?

9- Defina la Ley de Dalton de las presiones parciales.

10- ¿Por qué se aplastó la lata de gaseosa cuando la calentamos con un poco de agua en su interior y luego la dimos vuelta colocándola en un recipiente con agua?

11- ¿Cuándo se produce el punto de ebullición de un líquido?

12- ¿Cómo varía el punto de ebullición con la presión externa? ¿Qué ocurrió cuando pusimos agua en un balón, la calentamos hasta que comienza la ebullición y luego le colocamos un tapón y la pusimos la parte donde se encontraba el vapor debajo de un chorro de agua? Justifique.

13- ¿Por qué en la cima de una montaña (0,6 atm de presión) el cocimiento de un huevo tarda más tiempo que en el nivel del mar (1 atm)?

14- ¿Qué es el punto de fusión normal de una sustancia?

15- ¿Qué es el punto triple de una sustancia?

RESPUESTAS:

1) LA LEY DE BOYLE ESTABLECE QUE LA PRESIÓN DE UN GAS EN UN RECIPIENTE CERRADO ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL AL VOLUMEN DEL RECIPIENTE, CUANDO LA TEMPERATURA ES CONSTANTE. AL AUMENTAR EL VOLUMEN, LAS PARTÍCULAS (ÁTOMOS O MOLÉCULAS) DEL GAS TARDAN MÁS EN LLEGAR A LAS PAREDES DEL RECIPIENTE Y POR LO TANTO CHOCAN MENOS VECES POR UNIDAD DE TIEMPO CONTRA ELLAS. ESTO SIGNIFICA QUE LA PRESIÓN SERÁ MENOR YA QUE ÉSTA REPRESENTA LA FRECUENCIA DE CHOQUES DEL GAS CONTRA LAS PAREDES.

CUANDO DISMINUYE EL VOLUMEN LA DISTANCIA QUE TIENEN QUE RECORRER LAS PARTÍCULAS ES MENOR Y POR TANTO SE PRODUCEN MÁS CHOQUES EN CADA UNIDAD DE TIEMPO: AUMENTA LA PRESIÓN.

LO QUE BOYLE DESCUBRIÓ ES QUE SI LA CANTIDAD DE GAS Y LA TEMPERATURA PERMANECEN CONSTANTES, EL PRODUCTO DE LA PRESIÓN POR EL VOLUMEN SIEMPRE TIENE EL MISMO VALOR.

COMO HEMOS VISTO, 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 v1 que se encuentra a una presión p1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor v2, entonces la presión cambiará a p2, y se cumplirá:

Que es otra forma de expresar la ley de Boyle.

2) EN 1787, JACK CHARLES ESTUDIÓ POR PRIMERA VEZ LA RELACIÓN ENTRE EL VOLUMEN Y LA TEMPERATURA DE UNA MUESTRA DE GAS A PRESIÓN CONSTANTE Y OBSERVÓ QUE CUANDO SE AUMENTABA LA TEMPERATURA EL VOLUMEN DEL GAS TAMBIÉN AUMENTABA Y QUE AL ENFRIAR EL VOLUMEN DISMINUÍA.

EL VOLUMEN ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA TEMPERATURA DEL GAS:

• SI LA TEMPERATURA AUMENTA, EL VOLUMEN DEL GAS AUMENTA.

• SI LA TEMPERATURA DEL GAS DISMINUYE, EL VOLUMEN DISMINUYE.

CUANDO AUMENTAMOS LA TEMPERATURA DEL GAS LAS MOLÉCULAS SE MUEVEN CON MÁS RAPIDEZ Y TARDAN MENOS TIEMPO EN ALCANZAR LAS PAREDES DEL RECIPIENTE. ESTO QUIERE DECIR QUE EL NÚMERO DE CHOQUES POR UNIDAD DE TIEMPO SERÁ MAYOR. ES DECIR SE PRODUCIRÁ UN AUMENTO (POR UN INSTANTE) DE LA PRESIÓN EN EL INTERIOR DEL RECIPIENTE Y AUMENTARÁ EL VOLUMEN (EL ÉMBOLO SE DESPLAZARÁ HACIA ARRIBA HASTA QUE LA PRESIÓN SE IGUALE CON LA EXTERIOR).

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.

MATEMÁTICAMENTE PODEMOS EXPRESARLO ASÍ:

(EL COCIENTE ENTRE EL VOLUMEN Y LA TEMPERATURA ES CONSTANTE)

SUPONGAMOS QUE TENEMOS UN CIERTO VOLUMEN DE GAS V1 QUE SE ENCUENTRA A UNA TEMPERATURA T1 AL COMIENZO DEL EXPERIMENTO. SI VARIAMOS EL VOLUMEN DE GAS HASTA UN NUEVO VALOR V2, ENTONCES LA TEMPERATURA CAMBIARÁ A T2, Y SE CUMPLIRÁ:

QUE ES OTRA MANERA DE EXPRESAR LA LEY DE CHARLES.

3) LA LEY DE GAY LUSSAC, FUE ENUNCIADA POR JOSEPH LOUIS GAY-LUSSAC A PRINCIPIOS DE 1800.

ESTABLECE LA RELACIÓN ENTRE LA TEMPERATURA Y LA PRESIÓN DE UN GAS CUANDO EL VOLUMEN ES CONSTANTE.

LA PRESIÓN DEL GAS ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A SU TEMPERATURA:

•SI AUMENTAMOS LA TEMPERATURA, AUMENTARÁ LA PRESIÓN.

•SI DISMINUIMOS LA TEMPERATURA, DISMINUIRÁ LA PRESIÓN.

AL AUMENTAR LA TEMPERATURA LAS MOLÉCULAS DEL GAS SE MUEVEN MÁS RÁPIDAMENTE Y POR TANTO AUMENTA EL NÚMERO DE CHOQUES CONTRA LAS PAREDES, ES DECIR AUMENTA LA PRESIÓN YA QUE EL RECIPIENTE ES DE PAREDES FIJAS Y SU VOLUMEN NO PUEDE CAMBIAR.

GAY-LUSSAC DESCUBRIÓ QUE, EN CUALQUIER MOMENTO DE ESTE PROCESO, EL COCIENTE ENTRE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA SIEMPRE TENÍA EL MISMO VALOR:

(EL COCIENTE ENTRE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA ES CONSTANTE)

SUPONGAMOS QUE TENEMOS UN GAS QUE SE ENCUENTRA A UNA PRESIÓN P1 Y A UNA TEMPERATURA T1 AL COMIENZO DEL EXPERIMENTO. SI VARIAMOS LA TEMPERATURA HASTA UN NUEVO VALOR T2, ENTONCES LA PRESIÓN CAMBIARÁ A P2, Y SE CUMPLIRÁ:

QUE ES OTRA

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