Gases Reales

INTRODUCCIÓN:

En nuestra vida cotidiana muchas sustancias químicas se encuentran en estado gaseoso, los gases son muy esenciales para el desarrollo de la vida en la tierra.

En el experimento que veremos a continuación, mostraremos las características de los gases, sus propiedades y los fenómenos que presentan estos ante diferentes perturbaciones.

Para examinar las propiedades de los gases, tales como la comprensibilidad y la viscosidad, se pueden usar dos métodos. En uno de ellos, podemos considerar que el gas es un fluido carente de estructura, es decir, que no es necesario considerar el hecho de que el gas se compone de átomos y moléculas. Las propiedades tales como la presión, el volumen y la densidad, se pueden derivar de la masa del fluido, con base en las leyes de la estática. Para un mejor conocimiento de la estructura molecular de la materia, es el segundo método de estudio de los gases.

Los gases presentan propiedades que permite diferencialo de los solidos y liquidos.

Los resultados que mostraremos en el siguiente informe, son datos que nos permite generalizar leyes y principios ante diferentes circunstancias en la que se puede presentar un gas.

Estas leyes son modelos que nos permite saber en que condiciones se puede encontrar un gas en la realidad.

OBJETIVO:

Estudiar algunas propiedades y leyes fundamentales que explican el comportamiento de los gases ideales.

Estudiar y comprobar la propiedad de difusión de los gases de acuerdo a la ley de Graham.

Obtener los datos reales y calcular porcentaje de error, para ver las variaciones de los resultados teoricos con la realidad con la realidad.

Determinar el volumen molar de un gas.

Analizar el efecto de la presión sobre el volumen de los gases a temperatura constante establecer una relación entre la presión y volumen.

FUNDAMENTO TEÓRICO:

GASES

Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, sus moléculas intereaccionan sólo débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta energía cinética) . Los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando así las propiedades:

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 que se mueven las moléculas.

Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.

Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.

A temperatura y presión ambientales los gases pueden ser elementos como el hidrógeno, el oxígeno el nitrógeno el cloro el flúor y los gases nobles, compuestos como el dióxido de carbono o el propano, o mezclas como el aire.

Los vapores y el plasma comparten propiedades con los gases y pueden formar mezclas homogéneas , por ejemplo vapor de agua y aire, en conjunto son conocidos como cuerpos gaseosos, estado gaseoso o fase gaseosa.

Para poder describir con facilidad a los gases se han creado diferentes teoríasy leyes:

TEORÍA CINÉTICA:

La teoría cinética de los gases es una teoría física y química que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases (Ley de los gases ideales), a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microcópicos.

Esta rama de la física describe las propiedades térmicas de los gases. Estos sistemas contienen números enormes de átomos o moléculas, y la única forma razonable de comprender sus propiedades térmicas con base en la mecánica molecular, es encontrar determinadas cantidades dinámicas de tipo promedio y relacionar las propiedades físicas observadas del sistema con estas propiedades dinámicas moleculares en promedio. Las técnicas para relacionar el comportamiento macroscópico global de los sistemas materiales con el comportamiento promedio de sus componentes moleculares constituyen la mecánica estadística.

Los principales teoremas de la teoría cinética son los siguientes:

El número de moléculas es grande y la separación media entre ellas es grande comparada con sus dimensiones. Por lo tanto ocupan un volumen despreciable en comparación con el volumen del envase y se consideran masas puntuales.

Las moléculas obedecen las leyes de Newton, pero individualmente se mueven en forma aleatoria, con diferentes velocidades cada una, pero con una velocidad promedio que no cambia con el tiempo.

Las moléculas realizan choques elásticos entre sí, por lo tanto se conserva tanto el momento lineal como la energía cinética de las moléculas.

Las fuerzas entre moléculas son despreciables, excepto durante el choque. Se considera que las fuerzas eléctricas o nucleares entre las moléculas son de corto alcance, por lo tanto solo se consideran las fuerzas impulsivas que surgen durante el choque.

El gas es considerado puro, es decir todas las moléculas son idénticas.

El gas se encuentra en equilibrio térmico con las paredes del envase.

Presión:

En el marco de la teoría cinética la presión de un gas es explicada como el resultado macroscópico de las fuerzas implicadas por las colisiones de las moléculas del gas con las paredes del contenedor. La presión puede definirse por lo tanto haciendo referencia a las propiedades microscópicas del gas.

En general se cree que hay más presión si las partículas se encuentran en estado sólido, si se encuentran en estado líquido es mínima la distancia entre una y otra y por último si se encuentra en estado gaseoso se encuentran muy distantes.

En efecto, para un gas ideal con N moléculas, cada una de masa m y moviéndose con una velocidad aleatoria promedio vrms contenido en un volumen cúbico V las partículas del gas impactan con las paredes del recipiente de una manera que puede calcularse de manera estadística intercambiando momento

...