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Ley Del Gas Ideal


Enviado por   •  22 de Julio de 2013  •  2.231 Palabras (9 Páginas)  •  533 Visitas

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Ley de Gas 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 acompañada de un cambio en la temperatura.

Un gas ideal se caracteriza por tres variables de estado: la presión absoluta (P), el volumen (V), y la temperatura absoluta (T). La relación entre ellas se puede deducir de la teoría cinética y constituye la

• n = número de moles

• R = constante universal de gas = 8.3145 J/mol K

• N = número de moléculas

• k = constante de Boltzmann = 1.38066 x 10-23 J/K = 8.617385 x 10-5eV/K

• k = R/NA

• NA = número de Avogadro = 6.0221 x 1023 /mol

La ley del gas ideal puede ser vista como el resultado de la presión cinética de las moléculas del gas colisionando con las paredes del contenedor de acuerdo con las leyes de Newton. Pero tambien hay un elemento estadístico en la determinación de la energía cinética media de esas moléculas. La temperatura se considera proporcional a la energía cinética media; lo cual invoca la idea de temperatura cinética. Una mol de gas ideal a TPE (temperatura y presión estándares), ocupa 22,4 litros.

Cálculo

Diferencia con un Gas Ideal: Ecuación de Estado de Van der Waals

UNIDADES DE PRESIÓN

Dr. J. J. Luetich

10 de enero de 2003

Para definir la presión se debe recurrir a la noción (más elemental) de fuerza:

La presión es la magnitud que indica cómo se distribuye la fuerza sobre la superficie a la cual está aplicada.

La medida de la presión se puede calcular entonces dividiendo la intensidad de la fuerza por el área de la superficie:

.

Por ser el cociente que resulta de dividir dos magnitudes escalares, la presión es también un escalar. (La fuerza es una magnitud vectorial, pero la "intensidad de la fuerza" es un escalar.) Es importante tomar en cuenta que la fuerza debe estar "aplicada" a la superficie. Consideremos los casos representados en la figura siguiente:

(a) (b)

Figura 1

En el primero (figura 1a), la fuerza está aplicada [*] a la superficie. En el segundo (figura 1b), sólo una parte de ella lo está y debe ser considerada a la hora de calcular la presión (figura 2).

Figura 2

Por lo tanto, las dos fuerzas de la figura 1 ejercen sobre la superficie la misma presión. En otras palabras, sólo se debe considerar la componente perpendicular (normal) a la superficie, ya que la otra (tangencial) no se aplica sobre ella.

Para comprender a qué se llama "distribución en una superficie", véase la figura 3.

(a) (b)

Figura 3

Una fuerza de 6 unidades de intensidad aplicada a una superficie de 6 unidades de área produce la misma presión que una fuerza de 1 unidad de intensidad aplicada a una superficie de 1 unidad de área.

La importancia de distinguir los conceptos de presión y fuerza se pone de manifiesto en el siguiente enunciado clásico:

Los líquidos transmiten presiones; los sólidos transmiten fuerzas.

Para comprenderlo, basta con analizar las siguientes figuras.

(a) (b)

Figura 4

La figura 4a muestra dos recipientes de igual base conteniendo el mismo líquido. El nivel del líquido es el mismo en los dos recipientes. Experimentalmente, haciendo uso de vasos comunicantes, se observa que la presión sobre la superficie de la base es la misma en ambos casos (figura 4c).

(c)

Figura 4

La razón de esto se ve claramente analizando cuál es la fuerza que la base soporta. Esa fuerza es el peso del líquido. Por lo tanto:

;

,

donde P es el peso de la columna (fuerza); Pe es el peso específico del líquido; y V, A y h son, respectivamente, el volumen, la sección y la altura del líquido.

La presión es independiente del tamaño de la sección de la columna: depende sólo de su altura (nivel del líquido) y de la naturaleza del líquido (peso específico).

La figura 4b muestra tres bloques (cuerpos sólidos) apilados. En este caso, la presión sobre la base del que está abajo se calcula usando como intensidad de la fuerza la suma de los pesos de los tres cuerpos.

Si se apilaran muchos bloques —uno encima del otro— se podría vencer la resistencia mecánica del suelo. Por eso, lo más conveniente es ubicar el bloque de dimensiones mayores debajo, de manera que el mismo peso se distribuya en un área más grande. (En el caso de la figura 4b, la presión sobre la superficie de apoyo se reduciría notablemente invirtiendo el orden en que han sido apilados los bloques.) Ésta es la razón por la cual los edificios se apoyan sobre superficies de dimensiones grandes en comparación con las de las secciones de las columnas, llamadas "zapatas" (figura 5a). (A estas zapatas no las vemos porque están por debajo del nivel del suelo.) La situación contraria se presenta cuando una mujer se calza zapatos de "taco alto" (figura5b), pues su peso entonces se concentra en una superficie muy pequeña (aumenta la presión sobre el piso). En los primeros aviones, cuyos pisos se construían con aleaciones blandas, estaba prohibido subir con zapatos de ese tipo.

(a) (b)

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