Teoría cinética de los gases

Tema 5: Teoría cinética de los gases

TEORIA CINETICA DE LOS GASES

La termodinámica se ocupa solo de variables microscópicas, como la presión, la temperatura y el volumen. Sus leyes básicas, expresadas en términos de dichas cantidades, no se ocupan para nada de que la materia está formada por átomos. Sin embargo, la mecánica estadística, que estudia las mismas áreas de la ciencia que la termodinámica, presupone la existencia de los átomos. Sus leyes básicas son las leyes de la mecánica, las que se aplican en los átomos que forman el sistema.

Gas Real

Los gases reales son los que en condiciones ordinarias de temperatura y presión se comportan como gases ideales; pero si la temperatura es muy baja o la presión muy alta, las propiedades de los gases reales se desvían en forma considerable de las de los gases ideales.

Concepto de Gas Ideal y diferencia entre Gas Ideal y Real

Los Gases que se ajusten a estas suposiciones se llaman gases ideales y aquellas que no se les llaman gases reales, o sea, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros.

Un gas está formado por partículas llamadas moléculas. Dependiendo del gas, cada molécula está formada por un átomo o un grupo de átomos.

Las moléculas se encuentran animadas de movimiento aleatorio y obedecen las leyes de Newton del movimiento.

El número total de moléculas es grande

La dirección y la rapidez del movimiento de cualquiera de las moléculas pueden cambiar bruscamente en los choques con las paredes o con otras moléculas.

El volumen de las moléculas es una fracción despreciablemente pequeña del volumen ocupado por el gas. Aunque hay muchas moléculas, son extremadamente pequeñas.

No actúan fuerzas apreciables sobre las moléculas, excepto durante los choques. En el grado de que esto sea cierto, una molécula se moverá con velocidad uniformemente los choques.

Los choques son elásticos y de duración despreciable.

En los choques entre las moléculas con las paredes del recipiente se conserva el ímpetu y (suponemos) la energía cinética.

Ecuación General de los Gases

En las leyes de los gases, la de Boyle, la de Charles y la Gay Lussac, la masa del gas es fija y una de las tres variables, la temperatura, presión o el volumen, también es constante. Utilizando una nueva ecuación, no solo podemos variar la masa, sino también la temperatura, la presión y el volumen. La ecuación es:

P.V = n.R.T

De esta ecuación se despejan las siguientes incógnitas.

Volumen

Es la cantidad de espacio que tiene un recipiente. Medidos en Litros o en algunos de sus derivados.

V = n.R.T/P

Presión

Fuerza que ejerce el contenido de un recipiente, al recipiente.

P = n.R.T/V

Temperatura

Es la medida de calor que presenta un elemento. Es medida en °K

T = P.V/n.R

Número de partículas

Cantidad de partes (moles) presentes.

n = P.V/R.T

Características de Gas Ideal

Se considera que un gas ideal presenta las siguientes características:

El número de moléculas es despreciable comparado con el volumen total de un gas.

No hay fuerza de atracción entre las moléculas.

Las colisiones son perfectamente elásticas.

Evitando las temperaturas extremadamente bajas y las presiones muy elevadas, podemos considerar que los gases reales se comportan como gases ideales.

Propiedades de los gases

Los gases tienen 3 propiedades características: (1) son fáciles de comprimir, (2) se expanden hasta llenar el contenedor, y (3) ocupan más espacio que los sólidos o líquidos que los conforman.

Compresibilidad

Una combustión interna de un motor provee un buen ejemplo de la facilidad con la cual los gases pueden ser

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