Curso de Biofisica Nexos

1. Gases
-No presentan forma definida.
-Presentan muy poca densidad y
viscosidad.
-Se dilatan o comprimen en mayor
medida que otros estados.
- Sus cambios de volumen se
acompañan por cambios de presión y
temperatura.

2. Características macroscópicas
Poseen las siguientes propiedades:
• Compresibilidad
• Elasticidad
• Capacidad de Difusión
• Dilatabilidad

3. Existen 4 leyes de los gases ideales:
Formulada por
Joseph-Louis Gay-
Lussac
Ley de Avogadro
Formulada por Lorenzo
Romano Amedeo Carlo
Avogadro
Ley de Boyle
Formulada por
Robert Boyle y
Edme Mariotte
Ley de Charles
Formulada por Jacques
Alexandre César
Charles
Ley de Gay-lussac

4. Ley de Boyle
Cuando la temperatura de una masa dada de un gas permanece constante, el
volumen ocupado por un gas es inversamente proporcional a la presión aplicada.
A Menor presión,
mayor volumen.
A Mayor presión,
menor volumen.

5. 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 para poder hacer uso
de la ley.
donde es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
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:

6. Si consideramos lasdossituacionesde la figura, manteniendo
constante lacantidad degasy la temperatura, deberá
cumplirse la relación:
En donde:

7. Además si despejamos cualquier
incógnita se obtiene lo siguiente :

8. Cuando sometemos un
calentamiento y lo dejamos
expanda libremente, el volumen
gas a un
que se
se
incrementara proporcionalmente con el
incremento de la temperatura, pero su
presión no se altera, pues siempre será
ejercida por la atmosfera y por el objeto o
por la sustancia que funcione como tapón
hermético. Lo que se describe recibe el
nombre de Transformación Isobárica (del
griego Iso=igual y baros=presión)
Ley de Gay-Lussac

9. El físico Francés, Gay-Lussac,
a principios del siglo pasado,
al realizar una serie de
experimentos comprobó que
este resultado es verdadero
para todos los gases.
“Para una masa dada de un
gas cualquiera, el volumen
que ocupa es proporcional a
su temperatura si la presión
se mantiene constante”

10. 🠶Para dos estados (inicial y final)
𝑻𝟏
🠶𝑽𝟏
= 𝒌
𝑻𝟐
𝑽𝟐
= 𝒌
🠶Como k es constante se sustituyo por la segunda
ecuación.

11. • La presión del gas es
directamente proporcional a su
temperatura:
•Si aumentamos la temperatura, aumentará
la presión.
•Si disminuimos la temperatura, disminuirá
la presión.

12. En 1787, el físico francés J.
Charles propuso por primera
vez la relación proporcional
entre el volumen y la
temperatura de los gases a
presión constante.
Charles fue el inventor del globo
aerostático de hidrógeno. como
no publicó los resultados de sus
investigaciones sobre gases, se
atribuye también esta ley a gay-
Lussac, quien comprobó el
fenómeno en 1802.
A presión constante, el volumen
se dobla cuando la temperatura
absoluta se duplica.
Como se aprecia en la figura 1. A
presión constante el volumen de
un gas aumenta al aumentar la
temperatura absoluta.

13. 🠶 “Si el volumen de una masa dada de un gas permanece constante, las
presiones ejercidas por este sobre las paredes del recipiente que lo contiene
son proporcionales a sus temperaturas absolutas”
🠶 Para un estado inicial y otro final,
𝑇1
🠶𝑃1
= 𝑘
𝑇2
𝑃2
= 𝑘
🠶 Igualando:
🠶
𝑃1
= 𝑃2
𝑇1 𝑇2

14.  Figura 1. A presiónconstante el volumende un gas aumentacon la
temperatura.
 Laexpresiónmatemáticade la ley de Charles es.
 V/T= k'
 k' es unaconstante.

15. AmadeoAvogadro(1811) aventuró
lahipótesisdequeenestas
circunstanciaslosrecipientes
deberíandecontenerel mismo
númerodepartículas.En otras
palabras,lahipótesisdeAvogadro
se puedeenunciar:
"Volúmenesigualesdegases
diferentescontienenelmismo
númerodepartículas,alamisma
presióny temperatura"

16. Estos dispositivos
contienen gases
distintos: He, N2 y
CO2 se encuentran
en C.N.P
.T
Investigaciones
experimentales
demuestran que a la
presión de una
atmósfera y a 273 ºK
(C.N.P
.T), un mol de
cualquier gas ocupa un
volumen de 22,4 litros.
Esta ley, descubierta
por Avogadro a
principios del siglo XIX,
establece la relación
entre la cantidad de
gas y su volumen
cuando se mantienen
constantes la
temperatura y la
presión. Recuerda que
la cantidad de gas la
medimos en moles.

17. Numero de Avogadro (No)
Para volúmenes iguales de gases diferentes
en condiciones normales de presión y
temperatura ( 1 atm y 273 k ), el numero de
moléculas es; 23𝑥1023 por cada mol de
cualquier gas

18. Conclusión:
🠶 La ley de los gases es una ecuación de estado del gas ideal,
(un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin
atracción ni repulsión)
🠶Existen 4 leyes de gases ideales
Ley de Boyle
🠶 Con una masa constante. “Amenor presión, mayor volumen, y viceversa”
Ley de Gay-Lussac
🠶 Con presión constante. “El volumen es proporcional asu temperatura”
Ley de Charles
🠶 Con volumen constante. “La presión es proporcional ala temperatura”
Ley de Avogadro
🠶 “Dos gases diferentes tienen el mismo numero de moleculas alamisma
presión y temperatura”

19. TEORIA CINETICA DE LOS GASES
Todo gas esta constituido de pequeñas partículas.
Las moléculas de gas están en constante movimiento.
El numero de moléculas es inmenso (6𝑥1023/mol ) y hay ausencia
de fuerzas sobre estas moléculas.
Estas moléculas son partículas elásticamente perfectas.
El tiempo entre dos choques y el volumen de las moléculas
individuales es tan mínimo que pueden depreciarse.

20. Es la ley de los gases que combina la Ley de
Charles y Gay-Lussac, la ley de Boyle y la ley de
avogadro.
refieren a
Estas
cada
leyes matemáticamente se
una de las variables
termodinámicas con relación a otra mientras todo
lo demás se mantiene constante. La ley de los
gases ideales es la ecuación de estado del gas
ideal, un gas hipotético formado por partículas
puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y
cuyos choques son perfectamente elásticos
(conservación de momento y energía cinética).

21. LA ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES
Fue Gay - Lussac quien unifico las tres leyes: la ley de Boyle Mariotte (a T cte) y
las dos leyes de Gay Lussac (a P cte y a V cte), enunciando la ecuación general
de los gases. Nos da la relación entre la presión volumen y temperatura de una
determinada masa de gas. Esta ecuación general de los gases ideales globaliza
las tres leyes estudiadas en una sola ecuación, que nos indica que:

22. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de
los gases combinados, que establece claramente que:
🠶La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un
sistema permanece constante.
🠶Esto matemáticamente puede formularse como:
donde:
🠶p es la presión medida en atmósferas
🠶V es el volumen medida en centímetros cúbicos
🠶T es la temperatura medida en grados kelvins
🠶k es la constante (con unidades de energía dividido por la temperatura).

23. Sabemos…
A mayor altitud, la presión parcial del oxígeno disminuye, lo que hace más difícil que el
oxígeno llegue al torrente sanguíneo. Por ello, el cuerpo responde a la baja cantidad de
oxígeno disponible aumentando la frecuencia respiratoria y el volumen de cada
respiración.
La presión se define como la fuerza ejercida por unidad de superficie. Depende de la
magnitud de la fuerza aplicada y del área a la que se aplica la fuerza.
La presión parcial es la presión ejercida por un gas individual dentro de una mezcla de
gases.
Imagina que tienes una mezcla de gases en un recipiente. ¿Cómo puedes saber la
presión de uno solo de esos gases? Calculando su presión parcial.
Existen una serie de leyes que explican más específicamente sobre esta parte de la unidad.
Importancia de las presiones parciales de los gases

24. La ley de Dalton de la presión parcial o Ley de Dalton de las presiones parciales establece
que la suma de las presiones parciales de cada gas individual presente en una mezcla es
igual a la presión total de la mezcla de gases.
Esta ley es muy importante para entender mejor las presiones parciales, pues muestra la
relación que hay entre las presiones parciales en una mezcla. Poder determinar la
presión parcial de los gases es muy útil en el análisis de las mezclas.
La ley de Henry establece que la cantidad de gas disuelto en una solución es directamente
proporcional a la presión parcial del gas. En otras palabras, la solubilidad del gas
aumentará con el aumento de la presión parcial de un gas.
Esta ley se relaciona con la presión parcial, pues propone que cuando un gas está en
contacto con un líquido, se disolverá proporcionalmente a su presión parcial —
suponiendo que no se produce ninguna reacción química entre el soluto y el disolvente.
La ley de Dalton de las presiones parciales
La ley Henry

25. La presión parcial juega un papel importante en varios ámbitos de la vida.
Por ejemplo: si hay niveles elevados de oxígeno,
puede producirse una toxicidad por oxígeno. Del
mismo modo, si hay demasiado nitrógeno presente,
y entra en el torrente sanguíneo, puede
causar narcosis por nitrógeno. Esta se caracterizada
por disminución de la conciencia y pérdida de
conocimiento.
La presión parcial también afecta el crecimiento de organismos eucariotas, como
los hongos. Un estudio muy interesante demostró que cuando los hongos eran
expuestos a la alta presión parcial del oxígeno puro (10atm), dejaban de crecer.
Sin embargo, cuando se eliminaba rápidamente esta presión, volvían a crecer
como si no hubiera pasado nada.

26. El sistema de transporte de los gases en sangre constituye el objetivo último de la función
respiratoria y aunque no es realizado estrictamente hablando por el aparato respiratorio sino
por la sangre y el aparato cardiovascular, se constituye en el cumplimiento correcto del
objetivo de aportar O2 a los tejidos para poder realizar sus procesos metabólicos y eliminar el
CO2 producido.
Existen dos formas de transporte de gases en sangre:
En forma disuelta siguiendo la ley de Henry.
En forma combinada.
El O2 que difunde desde los alvéolos a la sangre capilar, se disuelve en el plasma. En esta forma
disuelta se transportan 0,3 ml de O2/100 ml sangre Esta cantidad es muy baja e insuficiente
para cubrir las necesidades del organismo, que en reposo se sitúan ya en unos 250 ml de
O2/minuto. Aunque su valor es pequeño, sin embargo cumple una función importante, ya que
determina la pO2 en plasma de la que dependerá la forma fundamental de transporte.
El principal sistema de transporte de O2 (98%) es combinado con la hemoglobina, de esta forma
se transportan 20 ml de O2/100 ml sangre.
Intercambio gaseoso en la sangre
Transporte O2

27. La mayor parte del CO2 transportado en sangre proviene del metabolismo celular, que en
condiciones basales o de reposo forma 200 ml/minuto.
Existen varias formas de transporte para el CO2:
• En forma disuelta al igual que el O2. Se solubiliza siguiendo la ley de Henry encontrándose 2,9
ml de CO2/100 ml de sangre. Al ser un gas mucho más soluble que el O2 las cantidades son
comparativamente mayores que en éste.
• En forma combinada: aproximadamente un 10% del CO2 es transportado en forma de
compuestos carbamínicos al combinarse con los grupos amino-terminales de las proteínas, al
ser la hemoglobina la proteína mayoritaria la reacción (sin acción enzimática) que tiene lugar
es la siguiente: Hb-NH2 + CO2 Æ Hb-NHCOOH o carbamino-hemoglobina.
• La mayor parte del CO2 difunde hacia el interior del hematíe. En el interior del mismo se
combina con agua para producir ácido carbónico, que se disociará a continuación en
hidrogeniones e ión bicarbonato según la siguiente reacción.
Transporte CO2