Fisica

PROPIEDADES DE LOS GASES.

La construcción y manejo de un globo para desfiles requiere conocimiento de las Leyes de los Gases. Antes de construir éste globo se determina su volumen. Conociendo el volumen preciso del globo, los ingenieros calculan la masa de una mezcla aire-helio necesaria para inflarlo y mantenerlo a volumen constante y a una temperatura dada. ¿Qué factores deben tomarse encuenta para el llenado de éste globo en diferentes épocas del año?

Un gas se caracteriza, fundamentalmente por carecer de una forma definida y ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene, esto se debe a que sus moléculas están muy separadas una de las otras.

Los gases están constituidos por moléculas independientes como si fueran esferas elásticas en constante movimiento, chocandoentre sí y contra las paredes del recipiente que los contiene. Si la temperatura de un gas aumenta, la agitación de sus moléculas se incrementa y en consecuencia se eleva la presión. Pero, si la presión permanece constante, entonces aumentará el volumen ocupado por el gas. Por otra parte, si un gas se comprime, se incrementan los choques entre sus moléculas y, por lo tanto, se eleva la cantidad decalor producida.

Realiza la siguiente actividad

Infla un globo de hule con aire e introdúcelo en un recipiente con agua caliente (no mayor de 40 0C), observa lo que sucede con su volumen, saca el globo del agua caliente e introdúcelo en agua fría. Observa, anota y comenta con tus compañeros.

Todos los gases pueden pasar a tener un estado líquido si se les comprime a una temperaturainferior a su temperatura crítica, y se les llama gases licuados. Por ejemplo, en los tanques de gas butano que usan en tu casa, en los dirigibles, en los tanques de oxígeno líquido usados en los talleres para soldar, en los tanques de oxígeno usados en los hospitales, en el envasado de refrescos, en los aerosoles (desodorantes, pinturas, fijadores de cabello, etc.).

Los gases se dilatan 1/273 desu volumen inicial cada vez que su temperatura aumenta un grado centígrado o en un grado Kelvin (cuyas divisiones tienen la misma magnitud), por lo
que se considera el valor 1/273 como el coeficiente de dilatación de los gases. Dado que en el S.I. las temperaturas de estos se miden en Kelvin.

Para determinar el estado de un gas se deben considerar tres magnitudes físicas para una masa dadaen un gas: presión, volumen y temperatura

Las leyes que rigen esta transformación son:

LEY DE BOYLE

En base al diagrama anterior, cuando un gas es sometido a una transformación en la cual su temperatura se mantiene constante, se dice que ésta es una transformación isotérmica, y solo observamos variaciones en su presión y su volumen.

En 1662, el inglés Robert Boyle, que es consideradoel padre de la química moderna, llevó a cabo un estudio de los gases respecto a los cambios de su volumen, como consecuencia de las variaciones en la presión aplicada, enunciando la siguiente ley que lleva su nombre.

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.

Ladefinición de la Ley de Boyle significa que cuando un gas se puede dilatar o contraer, la presión dentro del gas varía en proporción inversa con el volumen; es decir, si se duplica el volumen, la presión baja a la mitad, y viceversa.

Dada la definición anterior, el producto del volumen y la presión es una constante:

PV = k

Para un estado inicial y uno final:

P1 V1 = ky P2 V2 = k

Como k es una constante, se sustituye k = P2 V2 en la primera ecuación y se obtiene:

P1 V1 = P2 V2

Donde:

P1 = presión inicial
V1 = volumen inicial
P2 = presión final
V2 = volumen final

EJERCICIOS RESUELTOS

1. Una masa de helio contenida en un globo de 0.4 m3, soporta una presión de 49 x 10- 5 [pic] en su estado inicial....