PPT INFORMACION TEORICAS DE LEY DE BOYLE -LUSSAC- ECUACIONES

1. FISICOQUÍMICA
Universidad Nacional Intercultural de la Selva
Central
“Juan Santos Atahualpa”
LICENCIADA
Con Resolución del Consejo Directivo N° 033-2018-SUNEDU/CD
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL
Ms. Heidi Mireille De la Cruz Solano
Sesión: 01

2. Objetivo de la Sesión
Conoce y aplica la Ley de los gases en ejercicios prácticos

3. Contenido:
PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
Leyes de Boyle, Charles y Gay Lussac. Ley de Avogadro, Ecuación de estado, Ley de Dalton, Ley
de distribución barométrica

7. PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
De los tres estados de agregación, sólo el
estado gaseoso permite una descripción
cuantitativa relativamente sencilla.
En esta sección no limitaremos a esta descripción de las relaciones entre
propiedades tales como masa, presión, volumen y temperatura.
Además se supondrá que el sistema se encuentra en equilibrio, de modo que los
valores de sus propiedades no cambian con el tiempo, hasta tanto no se alteren los
factores externos que actúan sobre él.

8. PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
La ecuación de estado de un sistema es la relación matemática que existe entre los
valores de las propiedades en equilibrio de un material.
Necesitamos solo de tres de estas para describir el estado, la cuarta puede obtenerse a
partir de la ecuación de estado, que se obtiene al conocer el comportamiento
experimental.

9. PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
En 1662 Boyle realizó las primeras determinaciones
cuantitativas del comportamiento de los gases en relación con la
presión (P) y el volumen (V).
La figura muestra al volumen
como una función de la presión.
Ley de Boyle(T=25 °C)

10. Ley de Boyle
El químico inglés Robert Boyle comprobó que el volumen (V) de una
cantidad dada de gas a temperatura constante es inversamente
proporcional a su presión (P).
P
V 
1
Posteriores experimentos de Charles demostraron que la constante K es una
función de la temperatura. Esta es una formulación aproximada de la ley de
charles.

11. PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
Gay-Lussac hizo mediciones del volumen (V) de una masa fija de gas a
presión constante y encontró que el volumen era una función lineal de
la temperatura
V= a + bt
Donde t es la
temperatura y a y b
son constantes.
…(1)

12. La intersección en el eje vertical es a=V0, ósea el
volumen a 0 °C. La pendiente de la curva es la
derivada
b= (∂V/∂t)p
PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
Según esto la ecuación (1) puede escribirse en forma
equivalente:
…(2)
a

13. PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
(Charles) define “el aumento relativo de volumen por cada aumento de un grado de
temperatura es el mismo para todos los gases con los cuales el experimentó, a una presión
constante el aumento de volumen por grado es (∂V/∂t)p por tanto el aumento relativo de
volumen por grado a 0°C es (1/V0) (∂V/∂t)p.
Coeficiente de expansión térmica a 0°C: (α0)
Según esto podemos expresar (2) en función de α0:
Escala de temperatura de gas o más exactamente, escala de temperatura para gases ideales.
…(3)
…(4)
…(5)

14. PROPIEDADES EMPÍRICAS DE LOS GASES
La importancia de esta escala reside en que el valor limite α0, y por consiguiente 1/ α0 tiene el mismo
valor para todos los gases, por otra parte α0 depende de la escala de temperatura usada originalmente
para t.
Si t esta en grados Celsius entonces 1/ α0 =273.15 °C, la escala T resultante es numéricamente idéntica a
la escala de temperatura termodinámica, la unidad en el SI para la escala de temperatura termodinámica
es el kelvin (K)
T = 273.15 + t
…(6)
Convirtiendo la ecuación (4) en:
V = V0 α0T
*El volumen de un gas bajo presión constante es directamente
proporcional a la temperatura termodinámica.

15. Ley de Charles y de Gay-Lussac
A presión constante, el volumen de una cantidad dada de gas es
directamente proporcional a la temperatura absoluta:
V T

16. Ley de Avogadro
Amadeo Avogadro propuso que volúmenes iguales de gases a la
misma temperatura y presión contienen el mismo número de
moléculas (contienen la misma cantidad de sustancia.)
V  n

17. Ecuación de los Gases Ideales
De acuerdo con las ecuaciones anteriores el volumen de un
gas depende de la presión, temperatura y número de moles,
como sigue:
P
V 
1
(con T y n constantes) (Ley de Boyle)
V T (con P y n constantes) (Ley de Charles)
V  n (con T y P constantes) (Ley de Avogadro)

18. Ecuación de los Gases Ideales
Considerando que V0 es el volumen a 0 °C y que por tanto está relacionada con la ley de
Boyle V0 =K0/P donde K0 es el valor de la constante para t=0°C. Según esto la ecuación (6)
viene a ser:
…(7)
Si a p y T constantes, se duplica la masa del gas el volumen, se duplica también por
tanto K0 es proporcional a la masa del gas, por consiguiente K0 =Bw donde B es una
constante y w la masa del gas, introduciendo esto tenemos:
…(8) relación general entre las cuatro variables V, w, T, y P

19. El valor de la constante B es diferente para cada gas, por lo que usar este ecuación requiere de una
tabla de constantes B para todos los gases, para evitar eso expresaremos a B en términos
de una masa característica. Sea M la masa del gas en el recipiente bajo un conjunto de
condiciones estándar: T0, P0, V0.
Si se encierran diferentes gases en el volumen estándar V0 bajo las condiciones estándar de
temperatura y presión, según la ecuación (8) para cada gas tendremos:
Ecuación de los Gases Ideales
…(9)
La relación R = P0V0/T0 tiene un valor fijo para cualquier elección particular, y tiene por supuesto
el mismo valor para todos los gases (R se conoce como la constante de los gases).
o
Reemplazando B en (8): PV=nRT
Siendo: n = w/M el entonces

20. La razón entre la masa promedio de un átomo de un elemento y la masa de algún
estándar elegido se denomina peso atómico o masa atómica relativa (Ar) de ese
elemento (la r representa lo relativo).
El estándar desde 1961 es 1/12 veces la masa del isótopo 12C. El peso atómico de 12C
es así exactamente 12 por definición.
El cociente de la masa promedio de una molécula de una sustancia es 1/12 veces la
mas de un átomo de 12C se denomina peso molecular o masa molecular relativa.
PESO MOLECULAR
NUMERO DE AVOGADRO
El número de átomos de 12C en exactamente 12 g de 12C recibe el nombre de número de
Avogadro.

21. Constante del Gas
R es una constante de proporcionalidad, este valor se puede
obtener experimentalmente de la siguiente manera:
*1 mol de gas ideal ocupa 22.414 L a 1 atm y 273.15 K (cond. estandar).
R=
1 𝑎𝑡𝑚(22.414𝐿)
1𝑚𝑜𝑙(273.15𝐾)
=0.082057… (atm.L /mol.K)

23. Algunos Valores de R

24. ECUACIÓN DEL GAS IDEAL
La ecuación del gas ideal es una relación entre cuatro variables (p, V, T, n) que
describen el estado de cualquier gas.
Las variables de esta ecuación se dividen en dos categorías:
• Extensivas: n y V
• Intensivas: p y T
Para el gas ideal podemos dividir V entre n y obtendremos V o Vm, o sea, volumen por mol

25. El volumen molar no es proporcional a la masa, ya que al establecer la razón
entre V y n la masa se simplifica y el volumen molar termina siendo una variable
intensiva, de tal manera que la ecuación del gas ideal queda expresada por tres
variables intensivas:
La presión p representa el estado mecánico de el sistema. La temperatura absoluta
T , el estado térmico del sistema. El Volumen molar V el estado volumétrico.
Claramente habrá solo dos variables independientes (que pueden seleccionarse
arbitrariamente de las tres) cuyos valores permitan obtener el valor de la tercera
(dependiente) a través de la ecuación del gas ideal.

26. • El gas ideal proporciona un primer indicio de la utilidad de describir un
sistema en términos de parámetros macroscópicos.
• aunque tiene ciertos inconvenientes el no considerar el carácter
microscópico, por ejemplo no vale para gases a bajas densidades.
• La ecuación de gas ideal es precisa para valores bajos de presión y altos
de temperatura.
• El gas ideal se caracteriza bajo dos suposiciones:
• Los átomos o moléculas no interactúan entre sí y se pueden tratar como
masas puntuales.

27. MEZCLAS DE GASES IDEALES
Para un mezcla de gases el gas ideal se puede expresar como:
Donde nt es el número total de moles de todos los gases.
Considerando una mezcla de tres gases en un recipiente con
volumen V, ejercerá una presión p
Si definimos la presión parcial de cada gas de la mezcla como
la presión que ejercería el gas si estuviese solo a volumen V y
temperatura T, las presiones parciales serían p1, p2 y p3

28. Fig. Isotermas de un gas ideal

29. Ejemplo:
¿Qué volumen ocupa 5 moles de oxígeno (O2) medidos a 27 oC y 0,41 atm?
Datos
P = 0,41 atm entonces R = 0,082
n = 5 moles
T = 27 oC +273 = 300 K

30. Ejercicios

31. 4. Determinar el volumen que ocupa un gas a condiciones estandar.
Condiciones Estandar P= 1 atm T= 0 oC
5. ¿Cuántas moles de CH4 hay en 45 L a 624 mmHg y 27 oC?
6. ¿Qué volumen ocupará 32 g de metano CH4 a condiciones normales?
Dato: Pesos Atómicos P.A.
P.A.(C) =12
P.A.(H) = 1

32. LEY DE LA DISTRIBUCIÓN BAROMÉTRICA
La variación de la presión y densidad con la altura.

33. Ejemplo:
La presión parcial del argón en la atmósfera es 0,0093 atm . ¿Cuál es la presión del argón a 50
km si la temperatura es de 20 °C? g = 9,807 m /𝑠2.

34. Ejercicios
1. Hallar el peso molecular de un gas desconocido que tiene una densidad de 1,6 g/L a una
temperatura de 100 °C y una presión de 1600 mmHg.
2. Hallar la presión de 200 g de CO2 que se encuentra a una temperatura de 200 °C y ocupa un volumen
de 3500 𝑐𝑚3.
3. Un matraz de 138.2 mL de volumen contiene 0.6946 g de gas a 756,2 Torr y 100 °C . ¿Cuál es la masa
mo lar del gas?
ENTREGA POR PLATAFORMA

35. ¡Gracias!