Temperatura Y Volumen

TEMPERATURA Y VOLUMEN (LEY DE CHARLES)

Cuando se llena un globo aerostático para un vuelo, el aire se calienta con un calentador de propano. Conforme al aire se calienta, su volumen aumenta. La resultante disminución en densidad permite al globo elevarse. Para estudiar el efecto del cambio de temperatura en el volumen de un gas, no debemos cambiar la presión o la cantidad del gas. Supón que aumentamos la temperatura kelvin de una muestra de gas. La teoría cinética muestra que la actividad (energía cinética) del gas también aumenta. Para mantener la presión constante, el volumen del contenedor debe aumentar. En contraste, si la temperatura del gas disminuya, el volumen del contenedor se debe reducir para mantener la misma presión. Supón que vas a dar un paseo en un globo aerostático. El capitán enciende un quemador de propano para calentar el aire del globo. Conforme ala temperatura se eleva, las partículas de aire se mueven más rápido y se dispersan, por lo que el volumen del globo aumenta. Con el tiempo el aire en el globo se vuelve menos denso que el aire externo y el globo y sus pasajeros se elevan. En 1787 Jacques charles, físico y aeronauta de globos aerostáticos, propuso que el volumen de un gas se relacione con la temperatura. Esto se convirtió en la ley de charles, que establece que el volumen (V) de un gas se relaciona directamente con la temperatura (K) cuando no hay cambio de la presión (P) o la cantidad (n) de gas, V- T. Una relación directa es aquella en la que propiedades relacionadas aumenta o disminuye juntas. Para dos condiciones, inicial y final, podemos escribir la ley de charles del modo siguiente.

Ley de charles

V1 V2 no cambia el número de moles ni la presión T1 T2

Recuerda que todas las temperaturas usadas en los cálculos de las leyes de gases se deben convertir a sus correspondientes temperaturas kelvin (K).

TEMPERATURA Y PRESION (LEY DE GAY-LUSSAC)

Si pudiésemos observar las moléculas de un gas conforme aumenta la temperatura, notaríamos que se mueven más rápido y golpean los lados del contenedor con mas frecuencia y con mayor fuerza. Si mantenemos constante el volumen del contenedor, observaríamos un aumento en la presión. Una relación temperatura-presión, también conocida como ley de gay- Lussac, establece que la presión de un gas relaciona directamente con su temperatura kelvin. Esto significa que un aumento en temperatura aumenta la presión de un gas, y una disminución en temperatura reduce la presión de un gas, siempre que el volumen y el número de moles del gas permanezcan iguales, P-T. la razón de presión (P) a temperatura (T) es la misma bajo todas las condiciones, en tanto el volumen (V) y la cantidad de gas (n) no cambien.

Ley de gay-Lussac

P1 P2 no cambia el número de moles ni el volumen T1 T2

PRESION DE VAPOR Y PUNTO DE EBULLICIÓN

Cada líquido ejerce su propia presión de vapor a una temperatura dada. Conforme la temperatura aumenta, se forma mas vapor y la presión de vapor aumenta. La tabla 11.4 menciona la presión de vapor del agua a varias temperaturas. Un líquido alcanza su punto de ebullición cuando su presión de vapor se vuelve igual ala presión externa. Conforme ocurre la ebullición, las burbujas del gas se forman dentro del líquido y rápidamente se elevan ala superficie. Por ejemplo, a una presión atmosférica de 760 mm Hg, el agua hervirá a 100°C, la temperatura a la que su presión de vapor alcanza 760mm Hg.

Temperatura (C°) Presión de vapor (mm Hg)

0 5

10 9

20 18

30 32

37 47

40 55

50 93

60 149

70 234

80 355

90 528

100 760

A mayores alturas, las presiones atmosféricas son menores y el punto de ebullición del agua es menor a 100°C. Anteriormente vimos que la presión atmosférica típica en Denver es 630mm Hg. Esto significa que el agua en Denver necesita una presión de vapor de 630 mm Hg a 95°C, el agua hierve a 95°en Denver. Las personas que viven a grandes alturas, con frecuencia usan ollas de presión para obtener temperaturas mas altas cuando preparan alimentos. Cuando la presión externa es mayor que 1 atm. Se necesita una temperatura mayor a 100°C para hervir agua. Los laboratorios y hospitales usan dispositivos llamados autoclaves para estilizar el equipo de laboratorio y quirúrgico. Una autoclave, como una olla de presión,

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