Presión y gases

1. República Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior
Universidad Yacambú
Facultad de Humanidades
Departamento de Estudios a Distancia
Presión y gases
Participante:
Silvia Almao
Noviembre-2016

2. PRESIÓN
Es la medida del efecto de la distribución de fuerzas
normales (perpendiculares) aplicada sobre una
superficie o área.
P= F/A
Donde:
F: es fuerza
A: es el área
F= m.g
Donde:
M: es la masa
G: es la aceleración de la gravedad (9,81 m/s2)

3. UNIDADES DE PRESIÓN
 Por definición de presión, la unidad será el cociente
de unidad de fuerza por unidad de área.
 En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) es :
Newton / m2 , denominado Pascal (Pa)
 En el sistema técnico se utilizan: g-f / cm2 , Kg-f /
cm2 , Lb-f / pulg2 = Psi (Sistema Técnico inglés)
 Existen otras unidades convencionales para medir
presión de fluidos (líquido o un gas). Para medir
presiones pequeñas, como ocurre normalmente en
el laboratorio, se utiliza el milímetro de mercurio
(mmHg) o Torricelli (Torr).
 Cuando se desea medir presiones elevadas se
utiliza la atmosfera (atm).

4. EJERCICIOS RESUELTOS

5. Responde a las siguientes preguntas:
a) ¿Que presión ejerce sobre el suelo un vehículo de 1000 kg, sabiendo que cada una de sus cuatro ruedas se apoya sobre una
superficie de 50 cm2?
b) Una bailarina de 60 kg, se apoya sobre la punta de uno de sus piés. Sabiendo que la supercie de la punta es de 8 cm2, ¿Qué
presión ejerce sobre el suelo?
c) ¿Cuál de los dos, el coche o la bailarina, ejerce más presión?
Solución
Cuestión a)
Datos
m = 1000 kg
S1rueda= 50 cm2 = 50 · 10-4 m2
S4ruedas = 4 · S1rueda = 200 · 10-4 m2
g = 9.8 m/s2
Resolución
Para calcular la presión que ejerce el coche, debemos utilizar la siguiente expresión:
P=FS
De esta ecuación, nos falta conocer la fuerza que ejerce el coche sobre el suelo, o lo que es lo mismo, su peso (Fp). Teniendo en
cuenta que Fp=m·g:
P=m⋅gS
Sustituyendo los valores que nos han proporcionado en la ecuación, obtenemos que:
P=1000 kg⋅9.8 m/s2200 ⋅ 10−4m⇒P=49000 Pa

6. Cuestión b)
Datos
m = 60 kg
S1pie= 8 cm2 = 8 · 10-4 m2
g=9.8 m/s2
Resolución
Para calcular la presión que ejerce la bailarina, utilizaremos la expresión de la cuestión anterior:
P=m⋅gS⇒P=60 kg⋅9.8 m/s280 ⋅ 10−4m⇒P=73500 Pa
Cuestión c)
Aunque parezca increíble, una bailarina de tan solo 60 Kg ejerce más presión sobre el suelo con una pierna que un
coche de 1000 kg.

7. EJERCICIOS PROPUESTOS

8.  1. Calcula la presión que ejerce Luis cuando está sobre
sus dos pies suponiendo que cada pie tiene una
superficie de 200 cm2 y que Luis tiene una masa de 70
kg.
 2. Una fuerza de 40 N está ejerciendo 60000 Pa, calcula
la superficie de apoyo.

9.  El resorte del manómetro de presión que se ilustra en la
figura 14.2 tiene una constante de fuerza de
1000 N/m, y el émbolo tiene un diámetro de 2 cm. Cuando
el manómetro se introduce en agua, ¿qué
cambio en profundidad hace que el émbolo se mueva 0.5
cm?
 Calcula la presión media sobre las compuertas de un
embalse si el agua en ellas
tiene una profundidad de 40 m. Nota: Recuerda que la
presión arriba es cero y
abajo es la máxima. El embalse contiene agua dulce:
densidad = 1000 kg/m3
3.

10. PROPIEDADES DE LOS GASES
 El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir,
que las moléculas del gas están separadas unas de otras por
distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las
moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el
gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la
cantidad o numero de moles (n).
 1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los
contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se
comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la
forma de su nuevo recipiente.
 2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios
intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras
reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.
 3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción
intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en
forma espontánea.
 4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es
directamente proporcional a la temperatura aplicada

11. VARIABLES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES
 1. PRESIÓN
Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre
todas las partes del recipiente.
La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la
superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo
menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor.
 2. 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 en contacto con
uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.
La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A
mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.
La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.
 3. CANTIDAD
La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo
con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de
sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.
 4. VOLUMEN
Es el espacio ocupado por un cuerpo.
 5. DENSIDAD
Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar
en litros.

12. LEYES DE LOS GASES IDEALES
 La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y
Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el
volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a
temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente
proporcional a la presión:
PV=K
Donde K es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen
constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la
presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor
exacto de la constante K para poder hacer uso de la ley: si consideramos
las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas
y la temperatura, deberá cumplirse la relación:
P1V1=P2V2
P1: presión inicial
P2: presión final
V1: volumen inicial
V2. volumen final

13.  Ley de Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta
cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En
esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el
volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la
temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debida al movimiento) de las moléculas del
gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura),
mayor volumen del gas.
 La ley fue publicada primero por Louis Joseph Gay-Lussac en 1802, pero hacía referencia al trabajo no publicado
de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea usualmente atribuida a Charles. La
relación había sido anticipada anteriormente en los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.
 Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes directamente proporcionales en
la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".
 La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada
en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios. Se expresa por la
fórmula:
 Donde:
• V es el volumen
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
• k es la constante de proporcionalidad.
 Además puede expresarse como:
 Donde:
 Volumen inicial
 Temperatura inicial
 Volumen final
 Temperatura final

14. EJERCICIOS RESUELTOS DE GASES

15. LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA:
Es el peso que ejerce el aire sobre la superficie
terrestre y es uno de los principales actores de la
meteorología y que tiene un gran poder de influencia
sobre la vida en la tierra.
La presión puede expresarse en diversas unidades,
tales como: Kg/cm (cuadrado), psi, cm de columna
de agua, pulgadas o cm de Hg, bar y como ha sido
denominada en términos internacionales, en
Pascales (Pa).

16. EJERCICIOS RESUELTOS

17.  Ejercicio 1: calcular el volumen de 6,4 moles de un gas
a 210ºC sometido a 3 atmósferas de presión. Solución:
 Estamos relacionando moles de gas, presión, temperatura y
volumen por lo que debemos emplear la
ecuación P · V = n · R · T
 V = n · R · T / P = 6,4 · 0,0821 · (273 + 210) / 3 = 84,56 litros

18.  Ejercicio 2: calcular el número de moles de un gas que
tiene un volumen de 350 ml a 2,3 atmósferas de presión
y 100ºC.
Solución:
 Estamos relacionando moles de gas, presión, temperatura y
volumen por lo que debemos emplear la
ecuación P · V = n · R · T
 n = P · V / R · T = 2,3 · 0,35 / 0,0821 · (273 + 100) = 0,0263
moles

19. EJERCICIOS PROPUESTOS

20.  1.- Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a
una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a
una presión de 1,2 atm. si la temperatura no cambia?
 2.- El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de
200 cm3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a
90ºC si la presión permanece constante.
 3.- Un gas ocupa un volumen de 2 l en condiciones
normales. ¿Qué volumen ocupará esa misma masa de
gas a 2 atm y 50ºC?