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Leyes de los gases
- 1. INTRODUCCION En este informe,te mostrare lo que son los gases, así como lo son sus leyes y aplicaciones las cuales se han implementado a lo largo de la historia. Este trabajo te permitirá identificar que son los gases y de donde surgen. Para empezar debemos saber que un gas es el estado de la materia en que las sustancias no tienen un volumen ni forma propia, sino que se adaptan al recipiente que lo contiene. Todos los gases pueden pasar al estado líquido siempre y cuando se le comprima una cierta temperatura inferior a su temperatura crítica. A continuación profundizare más el tema de gases y sus leyes.
- 2. OBJETIVOS Conocer cuálesson las leyes de los gases, cuáles son sus fórmulas y quienes son los creadores de estas. Conocer o aprender cómo se hace cada formulación de cada ley y su debido proceso. Con la actividad podrás reforzar lo aprendido. PROCEDIMIENTO 1. Ingresar a la página http://www.educaplus.org/gases/con_temperatura.html 2. En esta página web te aparecerá varios recuadros donde aparecerá: 3. Luego vamos a Conceptos para ir adquiriendo conocimiento sobre estas leyes de los gases. 4. Nos dirigimos al botón de Ejercicios donde se deslizara una barra en la cual están escritas las leyes de los gases por aprender. 5. Escoge la actividad que primero deseas realizar.
- 3. MARCO TEORICO LOS GASES: Elestado gaseoso es un estado disperso de la materia, esto quiere decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas, el volumen ocupado por el gas depende siempre de la presión, la temperatura y el numero o cantidad de moles. El comportamiento de todos los gases se ajusta a tres leyes, las cuales relacionan el volumen de un gas con su temperatura y presión. Los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura. Las moléculas que componen un gas casi no son atraídas unas por otras, ya que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas. PROPIEDADES DE LOS GASES: 1. Se dilatan, la energía cinética por medio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada. 2. Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que lo contiene. 3. Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a la que se mueven sus moléculas. 4. Los gases no tiene forma definida, adaptando la de los recipientes que lo contienen. 5. Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas.
- 4. VARIABLES QUE AFECTANEL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES: Temperatura: Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca o pone en contacto con uno frio, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frio. Es una medida de la energía cinética media de los átomos y moléculas que constituyen un sistema. Dado que la energía cinética depende de la velocidad, podemos decir que la temperatura está relacionada con las velocidades medias de las moléculas del gas. Hay varias escalas para medir la temperatura; las más conocidas y utilizadas son las escalas Celsius (ºC), Kelvin (K) y Fahrenheit (ºF). En este trabajo sólo utilizaremos las dos primeras. Presión: Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.
- 5. Volumen: Esel espacio ocupado por un cuerpo. Recuerda que los gases ocupan todo el volumen disponible del recipiente en el que se encuentran. Decir que el volumen de un recipiente que contiene un gas ha cambiado es equivalente a decir que ha cambiado el volumen del gas. En el laboratorio se utilizan frecuentemente jeringuillas como recipientes de volumen variable cuando se quiere experimentar con gases. Densidad: Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros. Cantidad: La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular. La unidad que utilizamos para medir la cantidad de gas es el mol. Un mol es una cantidad igual al llamado número de Avogadro: 1 mol de moléculas= 6,022·1023 moléculas 1 mol de átomos= 6,022·1023 átomos 602.200.000.000.000.000.000.000 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 los gases ideales. GAS IDEAL: Un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con desplazamiento aleatorio que no interactúan entre si se les llama gases ideales.
- 6. LEYES DE LOSGASES: Las primeras leyes de los gases fueron desarrolladas desde finales del siglo XVII, cuando los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de condiciones debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se encuentran más separadas, y los gases se consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de las variables constantes. 1. LEY DE BOYLE: La ley de Boyle muestra que, a temperatura constante, el producto entre la presión y el volumen de un gas ideal es siempre constante. Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte. 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. 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: P1⋅V1=P2⋅V2
- 7. EJEMPLO Se tiene unvolumen de 400 cm3 de oxígeno a una presión de 380 mm Hg ¿Qué volumen ocupara a una presión de 760 mm Hg, si la temperatura permanece constante? 380 mm Hg x 400 cm3 = 760 mm Hg x V1 2. LEY DE CHARLES: A presión constante, el volumen de una masa dada de gas, varía directamente con la temperatura absoluta. La ley de Charles, o ley de los volúmenes, fue descubierta en 1778. Se dice que, para un gas ideal a presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta (en kelvin). Esto se puede encontrar utilizando la teoría cinética de los gases o un recipiente con calentamiento o enfriamiento con un volumen variable (por ejemplo, un frasco cónico con un globo). Donde T es la temperatura absoluta del gas (en kelvin) y k2 (en m3 ·K−1 ) es la constante producida. 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:
- 8. Supongamos que tenemosun 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: EJEMPLO Se tiene 3 moles de un gas ideal en un recipiente de 700 cm3 a 12 C° ¿Cuál será el nuevo volumen del gas? Volumen inicial: 700 cm3 Temperatura inicial: 12+273°K=285°K Temperatura final: 27+273°K=300°K 3. 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. 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:
- 9. Supongamos que tenemosun 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 manera de expresar la ley de Gay-Lussac. Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin. ACTIVIDADES LEY DE CHARLES
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