1) Se define el mol para cuantificar el número de moléculas en una cantidad de gas. Un mol contiene 6.022x1023 partículas y la masa de un mol de una sustancia es igual a su masa molecular. 2) La ley del gas ideal expresa la relación entre la presión, temperatura, volumen y número de moles de un gas ideal. La presión es directamente proporcional al número de moléculas y la temperatura. 3) La teoría cinética de los gases explica que la presión de un gas se debe al movimiento aleatorio de sus

1. En primer lugar, para hablar de lo que ocurre con las moléculas de un gas, que necesitamos
una manera de cuantificar el número de moléculas en una cierta cantidad de gas. Por lo tanto,
ahora definimos el topo.
Para empezar, las masas relativas de los átomos de elementos diferentes se pueden expresar
en términos de sus masas atómicas, La masa molecular de una molécula es la suma de las
masas atómicas de sus átomos.
Un topo, o un mol de una sustancia, contiene tantas partículas como átomos hay en 12 gramos
de carbono-12. Experimento demuestra que hay 6.022x1023 átomos en 12 g de carbono-12.
Por lo tanto, un mol de hidrógeno contiene 6.022x1023 átomos de hidrógeno. Un mol de agua
contiene 6.022x1023 moléculas de agua ... y así sucesivamente. Por otra parte, un mol de una
sustancia tiene una masa en gramos que es igual a la atómica de masa molecular de la
sustancia.
La Ley del Gas Ideal
La ley de los gases ideales expresa la relación entre la presión absoluta, la temperatura Kelvin,
el volumen, y el número de moles en un gas.
si la temperatura seguía disminuyendo. Vimos que la presión absoluta, P, es directamente
La presión absoluta de un gas ideal es proporcional al número de moléculas, o el número de
/ V).
Podemos expresar esto como un solo proporcionalidad; escribirlo:
Además, la constante de proporcionalidad se denomina R, la constante universal de los gases.
Si reemplazamos el número de moles con el número de partículas, N, podemos reescribir la ley
de los gases ideales como: Donde la constante, R / NA, se llama constante de Boltzmann y
tiene un valor de 1.38x10-23 J / K, y se representa por el símbolo, k. Así que la ley del gas ideal
se convierte en:
Origen de la Ley del Gas Ideal

2. Ley de Boyle establece:
P1V1 = P2V2
La curva que pasa por los puntos inicial y final se llama una isoterma (el gas se expande lo
suficientemente lento como para permitir que el sistema permanezca en equibrium térmica).
Porque llevará una cierta cantidad de trabajo para expandir o contraer el sistema, el trabajo
realizado por el gas como sus cambios de volumen está dado por la integral:
. El trabajo realizado por un sistema depende de los estados inicial y final y en el camino
seguido por el sistema para estos estados. La energía transferida por calor también depende
de los estados inicial, finales e intermedios del sistema. Así que ahora tenemos dos formas de
energía se transfiere desde el sistema hacia los alrededores:
1. El trabajo se realiza por el sistema en su entorno
2. El sistema transfiere calor a los alrededores.
Esto nos llevará a la primera ley de la termodinámica un poco más tarde.
Otro científico, Jacques Charles, descubrió la relación entre la presión y la temperatura en un
gas ideal. Esta Ley de Charles establece:
V1 / T1 = V2 / T2
La teoría cinética de los gases
En cualquier momento en un recipiente, las moléculas se mueven a cierta velocidad para una
temperatura dada. El físico James Clerk Maxwell fue el primero en encontrar la distribución de
velocidades dentro de una gran colección de moléculas a una temperatura constante. Con el
fin de desarrollar un modelo para el movimiento de las partículas en un gas, tenemos que
definir algunas suposiciones:
1. El volumen de las moléculas es insignificante en comparación con el volumen del recipiente.
2. Las moléculas obedecen las leyes de Newton ... algo que sólo funciona para el volumen de la
masa de un gas.
3. Las moléculas se someterán a las colisiones elásticas entre ellos y las paredes.

3. 4. Las moléculas no interactúan excepto por las colisiones ... esto también no es realmente
correcta.
5. Todas las moléculas serán idénticos.
Los siguientes gráficos muestran la media, o más probable, la distribución de velocidades en
un gas. La presión total ejercida sobre las paredes por el gas se puede encontrar a ser:
P = 3.2 (N / V) (1/2 mv2)
Por lo tanto, la presión es proporcional al número de moléculas por unidad de volumen y a la
energía cinética media de las moléculas.
La energía cinética media de los gases es entonces igual a:
½ mv2rms = 3/2 kT
Esto lleva a la pregunta, no una sola partícula tiene una temperatura?
Lo que no obtenemos es que cada grado de libertad, contribuyen ½ kT a la energía. Para
nuestros partículas en una caja, que pueden moverse en las direcciones x, y y z, así que tienen
3 grados de libertad y por lo tanto la energía total se
2.3 kT.
Lo que hemos hecho anteriormente es describir formas de medir el calor específico de una
sustancia. Sin embargo, ahora es necesario que predecimos el calor específico de una base
teórica.
Vamos a ver cómo podemos encontrar la cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de un gas. Desde antes, usted debe recordar que la cantidad de calor necesaria
fue dado como:

4. Pero ahora sabemos por la primera ley que la cantidad de calor liberado por el sistema
depende de la ruta tomada para llegar de los estados inicial y final. Por lo tanto, ahora el calor
asociado con un cambio en la temperatura no tiene un valor único.
Por otra parte, también vamos a cambiar nuestra masa en la ecuación anterior en el número
de moles presentes:
o
el calor específico a presión constante siempre será mayor que a volumen constante.
También sabemos que la energía cinética se da como:
dK = 2.3 k dT
Reescribiendo la energía cinética con k = nR, podemos igualar las dos ecuaciones anteriores:
2.3 nR dT = n CV dT
Por lo tanto, para nuestro gas ideal, el valor del calor específico a volumen constante debe ser:
CV = 2.3 R
Y eso es exactamente lo que encontramos. Sin embargo, esto no se cumple para los gases
diatómicas o poliatómicas ... ver tabla.
El problema es que para las moléculas diatómicas o poliatómicas, existe más grados de
libertad.
Estos dos grados adicionales de libertad entonces dar cuenta de más energía y:
CV = 2.5 R

5. Haciendo el cálculo y la comparación con la tabla, vemos que estamos muy cerca de moléculas
diatómicas.
Finalmente, movimiento de vibración también puede contribuir a la capacidad calorífica de los
gases. Energía de vibración puede provocar un incremento de la capacidad calorífica a:
CV = 7.2 R
Si el cristal contiene átomos de N o n moles, la energía total es 3 nRT. De esto concluimos que
la capacidad calorífica molar de un cristal debe ser:
CV = 3 R
Esta es la regla de Dulong y Petit, que nos encontramos como un hallazgo empírico, donde los
sólidos, en promedio, tienen una capacidad calorífica específica de aproximadamente 25 J /
mol-K. Podemos mirar un gráfico de varios sólidos y ver cómo se acercan a este límite sólidos a
alta T.