LEYES DE LOS GASES

1. LEYES DE LOS GASES

2. Un gas queda definido por cuatro variables: • Volumen • Presión • Temperatura • Cantidad de sustancia • l, dm3, m3, … • atm, mm Hg o torr, … • ºC, K • moles • Unidades: • 1 atm = 760 mm Hg = 760 torr = 1,01325 bar = 101.325 Pa • K = ºC + 273 • 1l = 1dm3

3. V (L) n Leyes de los gases ideales Ley de Avogadro El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de materia (número de moles), a presión y temperatura constantes. A presión y temperatura constantes, volúmenes iguales de un mismo gas o gases diferentes contienen el mismo número de moléculas. V α n (a T y P ctes) V = k.n A P = 1 atm y T = 273 K, V = 22.4 l para cualquier gas. Y por lo tanto, densidad de un gas = m/V Ej para O2en CNPT d= 32 g/ 22,4 l = 1,43 g/l

4. Leyes de los gases ideales Transformación isotérmica Ley de Boyle y Mariotte A temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión que soporta . V α 1/P (T cte) Transformación isotérmica V = k/P

5. El volumen se hace cero a 0 K A P = 1 atm y T = 273 K, V = 22.4 l para cualquier gas. Leyes de los gases ideales Transformación isobárica Ley de Charles y Gay-Lussac (1ª) A presión constante, el volumen que ocupa un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. V α T (P cte) V = k.T

6. P (atm) T (K) Leyes de los gases ideales Transformación isocórica Ley de Charles y Gay-Lussac (2ª) o Ley de Amontons A volumen constante, la presión de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. P a T (a V cte) P = k.T Estas Leyes con válidas para un gas ideal o perfecto pero los gases reales se comportan de manera bastante similar, excepto cuando se encuentran a temperaturas muy bajas y presiones muy elevadas. En estos casos se producen desviaciones. Por ejemplo nunca el V de un gas puede ser 0

7. P.V T P´. V´ = T´ Leyes de los gases ideales Ecuación de los gases ideales Por combinación de las tres leyes: surge la Ecuación de Estado de un gas ideal Para 1 mol de un gas si P y T son CNPT R se calcula para: n = 1 mol P = 1 atm V = 22,4 l T = 273 K R = 0.082 atm L/ mol K R = Constante de Regnault Ecuación general de los gases ideales: PV = nRT Reemplazando se obtiene la

8. La Ecuación General permite calcular el valor de las variables para cualquier cantidad de gas. También permite vincular estas variables con la densidad de cualquier gas: Siendo n = m/M (masa / Masa molar) P.V = m/M R.T entonces P = m/V . R.T / M P = d R.T / M O sea, La presión del gas (cuya masa molar es M) surge de su densidad y de la temperatura absoluta a la cual se encuentra. Por lo dicho, se podrá calcular la M de un gas, conociendo los valores de los restantes parámetros.

9. El comportamiento real de los gases se expresa de manera matemática modificando la ecuación general para considerar las fuerzas intermoleculares y y sus volúmenes. Se propone así la Ecuación de Van der Waals En ella a y b son constantes que adquieren diferentes valores para diferentes gases Comportamiento real de los gases Ley de Dalton de las presiones parciales La presión ejercida por una mezcla de gases es la suma de las presiones que cada gas ejercería si se encontrara sólo en el mismo recipiente. Pt = P1 + P2 + P 3 + ….+ Pn La fracción molar de un gas es la relación entre el número de moles de un gas y y el número total de miles de los componentes gaseosos presentes en el sistema. XA = nA / nA + nB + … n n

10. Comportamiento real de los gases Ley de Graham de la difusión y la efusión Se conoce como difusión de un gas a la mezcla gradual de moléculas de cierto gas con las moléculas de otro en virtud de sus propiedades cinéticas. Es consecuencia del movimiento aleatorio de las mismas y ocurre de manera gradual debido a las múltiples colisiones que se generan. Thomas Graham en 1832 encontró que en iguales condiciones de presión y temperatura las velocidades de difusión de sustancias gaseosas son inversamente proporcionales a la raíz cuadrada de sus masas molares. Efusión es el proceso por el cual un gas bajo presión escapa de un recipiente a otro pasando a través de una pequeña abertura. La velocidad de efusión de un gas también se relaciona con la masa molar del gas: a menor masa molar la velocidad de escape es mayor.