Gas_ideal_INGENIERIA_Resueltos_y_propuestos_02 2012_word_97 1

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE CIENCIAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA GENERAL
QUÍMICA GENERAL 1


GASES

Por Byron René Aguilar Uck

PROBLEMAS RESUELTOS


1. Estados de agregación de la materia.

Por Estado de Agregación de la Materia entenderemos la manera de estar juntas, de coexistir, de relacionarse que tienen las partículas que forman un sistema. LaTeoría Cinética, clasifica estos estados en tres, según el modo en que se mueven las partículas que forman el sistema, unas respecto de otras (recordemos que la Energía Cinética se puede repartir de tres modos: vibración, rotación y traslación):

1.1 Estado Sólido: Las partículas sólo vibran, unas respecto de otras.
1.2 Estado Líquido: Las partículas vibran, pero la mayor energía cinética es porRotación.
1.3 Estado Gaseoso: Las partículas vibran, rotan, pero la mayor energía cinética es por Traslación, unas respecto de otras.

2. Sistema gaseoso hipotético:

Para iniciar el estudio del comportamiento macroscópico de la materia, postulamos un sistema que tiene las siguientes propiedades:

a. Las partículas del sistema son puntos-masa.

Un punto es un ente sin dimensión. Esto quiere decir que laspartículas no tienen volumen. Obviamente, toda partícula tiene extensión; por ejemplo, un átomo de He tiene un radio atómico de 1E-10 m, y es la partícula química más pequeña. Un núcleo de 1 protón, tiene un diámetro de 1E-15.
Un sistema real se aproxima a esta propiedad cuando el volumen el sistema es muy grande, comparado con el tamaño de las partículas que lo forman: en este caso, puedesuponerse que el tamaño de las partículas es despreciable (recordemos que, en Ingeniería, el término “despreciable” significa nada más que un instrumento no lo apreciaría. En términos de percepción humana: es como si viéramos la Tierra desde la Luna: no notaríamos a los seres humanos y podríamos suponer que el volumen de los seres humanos es despreciable comparado con la Tierra; o si viéramos desdefuera la Vía Láctea: no notaríamos el Sistema Solar, y podríamos suponer que el volumen del Sistema Solar es despreciable frente al volumen de la Galaxia).

b. Las partículas del sistema no interactúan.

Las interacciones de la materia son causadas por Fuerza. A nivel atómico, son importantes las fuerzas de Gravedad, y más aún, las Electromagnéticas. Esto quiere decir que las partículas no sufrenatracción ni repulsión por otras partículas (las fuerzas de gravedad y electromagnéticas son despreciables).
Un sistema real se aproxima a esta propiedad si las partículas están muy distantes, relativamente, unas de otras, son neutras (fuerza electromagnética despreciable) y con masas pequeñas (fuerza de gravedad despreciable) y viajan a grandes velocidades (o sea, temperatura alta, recuerde que latemperatura es la medida de la energía cinética), de manera que las fuerzas centrífugas son mucho mayores que las centrípetas; de modo que, al pasar una cerca de la otra el halón (de atracción o repulsión) se considera despreciable frente a la trayectoria inicial de la partícula.
A nivel de percepción humana, esta propiedad es fácil de captar. Los seres humanos, como todo en el universo, tienemasa, y está compuesto por cargas pero es neutro. Si pasas al lado de otro ser humano, sin tocarse, no sientes ni atracción ni repulsión, en sentido físico claro.

c. Los choques de las partículas son completamente elásticos.

Esto quiere decir que la energía total de las partículas no se pierde por rozamiento. Un choque elástico es por ejemplo: si yo dejo rebotar una pelota de futbol,prescindiendo de la resistencia del aire, dejándola caer desde cuarto nivel del T3 hasta el suelo: en el primer rebote la pelota debería subir a la misma altura de donde la dejé caer. Si no la agarro, la pelota da un nuevo rebote y vuelve a subir hasta la misma altura de donde la dejé caer. Si no la agarro, la pelota de un nuevo rebote… y así, por los siglos de los siglos (amén hermanos!!!). En la...