Denomina gas

Se denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no tengan volumen y forma definida, provocando que este se expanda para ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene, con respecto a los gases, las fuerzas gravitatorias y de atracción entre partículas, resultan insignificantes.

Existen diversas leyes que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.

LEY DE BOYLE-MARIOTTE (relación entre la presión y el volumen a temperatura constante)

formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, esta ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión manteniendo la temperatura constante.

-si aumenta la presión, disminuye el volumen

-si disminuye la presión, aumenta el volumen

la expresión matemática y gráfica que demuestra esta ley es la siguiente:

EJEMPLO:

Se desea comprimir 10 litros de oxígeno, a temperatura ambiente y una presión de 30 kPa, hasta un volumen de 500 mL. ¿Qué presión en atmósferas hay que aplicar?

P1= 30 kPa (1 atm / 101.3kPa) = 0.3 atm

500 mL= 0.5L.

P1V1= P2V2

P1= 0.3 atm

V1= 10 L

V2= 0.50 L

Despejamos P2 y sustituímos.

P2= P1 (V1/V2)

P2= 0.3 atm (10L / 0.50L)= 6 atm

ACTIVIDAD: Realizar los siguientes ejercicios.

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?

2.4.0 L de un gas están a 600.0 mmHg de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta 800.0 mmHg?

3. Un globo se encuentra a una presión de 500mmHg y tiene un volumen de 5L ¿Qué volumen ocupará si la presión es de 600mmHg?

LEY DE GAY-LUSSAC (relación entre la presión y la temperatura a volumen constante)

La presión y la temperatura absoluta de un gas a volumen constante, guardan una relación proporcional.

Esta relación fué determinada originalmente por G. Amonton, quien en 1703 fabricó un termómetro de gas basado en este principio. No obstante, por los estudios que realizó Gay-Lussac en 1802, la ley lleva su nombre.

En un recipiente rígido, a volumen constante, la presión se dobla al duplicar la temperatura absoluta.

la expresión matemática y la gráfica que le representan son:

EJEMPLO:

Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 18 atmósferas, si se mantiene constante el volumen, qué aumento sufrió el gas al ser calentado a 52 °C?.

Desarrollo

Datos:

t1 = 32 °C

t2 = 52 °C

P1 = 18 atmósferas

V1 = V2 = V = constante

Ecuación:

P1.V1/T1 = P2.V2/T2

Si V = constante:

P1/T1 = P2/T2

Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.

t1 = 32 °C

T1 = 32 °C + 273,15 °C

T1 = 305,15 K

t2 = 52 °C

T2 = 52 °C + 273,15 °C

T2 = 325,15 K

Despejamos P2:

P2 = P1.T2/T1

P2 = 18 atmósferas.325,15 K/305,15 K

P2 = 19,18 atmósferas

ACTIVIDAD:

1. Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.

2. Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

3. Una masa dada de un gas recibe una presión absoluta de 2.3 atmósferas, su temperatura es de 33 °C y ocupa un volumen de 850 cm3. Si el volumen del gas permanece constante y su temperatura aumenta a 75 °C, ¿Cuál será la presión absoluta del gas?

LEY DE CHARLES (relación entre la temperatura y el volumen a presión constante)

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.

Esta 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

El volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura.

-Si la temperatura del gas aumenta, el volumen aumenta.

-Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

EJEMPLO:

Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58 °C, ¿qué volumen final ocupará el gas?.

Desarrollo

Datos:

V1 = 1 l

P1 = P2 = P = constante

t1 = 18 °C

t2 = 58 °C

Ecuación:

P1.V1/T1 = P2.V2/T2

Si P = constante

V1/T1 = V2/T2

Pasamos las temperaturas a temperaturas absolutas.

t1 = 18 °C

T1 = 18 °C + 273,15 °C

T1 = 291,15 K

t2 = 58 °C

T2 = 58 °C + 273,15 °C

T2 = 331,15 K

Despejamos V2:

V2 = V1.T2/T1

V2 = 1 l.331,15 K/291,15 K

V2 = 1,14l

ACTIVIDAD: Resolver los siguientes ejercicios.

1. 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.

2. una masa de nitrógeno ocupa un volumen de 70 litros a 16ºC. si la presión se mantiene constante, ¿Cuál será el volumen si se cambia la temperatura a -30ºC?

3. Se tiene un gas a una temperatura de 25° C y con un volumen de 70 cm3, a una presión de 586 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará este gas a una temperatura de 0°C si la presión permanece constante?.

LEY DE DALTON

Esta Ley de Dalton establece que la presión total, Ptot, de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de cada uno de los componentes de la mezcla,

Entonces la presión total sera:

EJEMPLO:

Calcule la presion total en Atm, ejercidos por una mezcla 0.8 moles de NH3 1.2 moles de O2 y 2 moles de Hidrogeno en un recipiente de 20 dm^3 y una temp de 47º C. Determine la presion parcial para cada gas.

n NH3= 0.8 moles

n O2= 1.2 moles

n H2O=

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