gas ideal
Páginas: 7 (1542 palabras)
Publicado: 28 de abril de 2013
GAS IDEAL
Un gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones. La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las moléculas con las paredes del recipiente. El comportamiento de gas ideal se tiene a bajas presiones es decir en el límite de densidad cero. A presiones elevadas las moléculas interaccionan y las fuerzas intermoleculares hacen que elgas se desvíe de la idealidad.
MODELO MOLECULAR DEL GAS IDEAL
Hasta el momento se han analizado algunas propiedades de los gases aplicando variables macroscópicas como la presión, el volumen y la temperatura, y se han relacionado dichas variables mediante la ecuación de estado pV= nRT. Sin embargo, es posibles expresar a escala microscópica esas propiedades macroscópicas, considerando que el gasesta formado por una gran numero de moléculas (en condiciones normales de presión y temperatura un mol de gas ocupa un volumen de 22.4litros y contiene 6.023 x moléculas –Numero de Avogrado-). En estas circunstancias, el estudio del gas se realiza mediante la teoría cinética, según el cual las moléculas del gas se mueven en todas direcciones, de manera aleatoria, chocando entre si y contra lasparedes del recipiente. Tal vez la consecuencia más importante de la teoría cinética es que muestra la equivalencia entre la energia cinética del movimiento molecular y la energia interna del sistema. Además, esta teoría proporciona una base física al concepto de temperatura. En la formulación del modelo microscópico o molecular de un gas ideal, vamos a simplificar la situación considerando unaserie de suposiciones relativas al comportamiento de las moléculas del gas y del sistema que forman, y que son las siguientes;
1. El número de moléculas de la muestra de gas considerada es grande y también la separación media entre las moléculas es grande en comparación con sus dimensiones. En consecuencia, las moléculas ocupan un volumen despreciable comparado con el recipiente.
2. Las moléculas,individualmente, obedecen las leyes de Newton del movimiento, pero consideradas en conjunto se mueven de manera aleatoria. Al decir de manera aleatoria se entiende que las moléculas se mueven en todas direcciones con igual probabilidad y con diversas velocidades.
3. Las moléculas chocan elásticamente entre si y contra las paredes del recipiente. Se considera que las moléculas son puntuales.
4.Las fuerzas de interacción entre las moléculas son despreciables, salvo en un choque.
5. El gas bajo consideración es puro, es decir, todas las moléculas son idénticas.
CAPACIDAD CALORIFICA MOLAR DE UN GAS IDEAL
Para un gas ideal se definen dos capacidades caloríficas molares: a volumen constante (CV), y a presión constante (Cp).
• CV: es la cantidad de calor que es necesario suministrar aun mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante una transformación isócora.
• Cp: es la cantidad de calor que es necesario suministrar a un mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante una transformación isóbara.
El valor de ambas capacidades caloríficas puede determinarse con ayuda de la teoría cinética de los gases ideales.
Monoatómico
Diatómicodonde R es la constante universal de los gases ideales, R = 8.31 J/mol K.
Consideremos en primer lugar el caso de un gas ideal monoatómico. En esta situación hemos visto como la energia interna de N moléculas (o n moles) viene dada por la ecuación:
En un proceso a volumen constante (isocoro). De manera que la temperatura cambia en ∆T. se tendrá que ∆V = 0 y por lo tanto W = 0.Entonces, por el primer principio de la termodinámica, el calor Q es igual a la variación de la energia interna ∆U. es decir, es posible escribir:
Pero como el calor en un proceso a volumen constante esta relacionado con la capacidad calorífica molar a volumen constante. . Mediante la ecuación Q = nCv∆T, nos queda la ecuación anterior en la forma:
Y para un gas ideal monoatómico la...
Un gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin interacciones. La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las moléculas con las paredes del recipiente. El comportamiento de gas ideal se tiene a bajas presiones es decir en el límite de densidad cero. A presiones elevadas las moléculas interaccionan y las fuerzas intermoleculares hacen que elgas se desvíe de la idealidad.
MODELO MOLECULAR DEL GAS IDEAL
Hasta el momento se han analizado algunas propiedades de los gases aplicando variables macroscópicas como la presión, el volumen y la temperatura, y se han relacionado dichas variables mediante la ecuación de estado pV= nRT. Sin embargo, es posibles expresar a escala microscópica esas propiedades macroscópicas, considerando que el gasesta formado por una gran numero de moléculas (en condiciones normales de presión y temperatura un mol de gas ocupa un volumen de 22.4litros y contiene 6.023 x moléculas –Numero de Avogrado-). En estas circunstancias, el estudio del gas se realiza mediante la teoría cinética, según el cual las moléculas del gas se mueven en todas direcciones, de manera aleatoria, chocando entre si y contra lasparedes del recipiente. Tal vez la consecuencia más importante de la teoría cinética es que muestra la equivalencia entre la energia cinética del movimiento molecular y la energia interna del sistema. Además, esta teoría proporciona una base física al concepto de temperatura. En la formulación del modelo microscópico o molecular de un gas ideal, vamos a simplificar la situación considerando unaserie de suposiciones relativas al comportamiento de las moléculas del gas y del sistema que forman, y que son las siguientes;
1. El número de moléculas de la muestra de gas considerada es grande y también la separación media entre las moléculas es grande en comparación con sus dimensiones. En consecuencia, las moléculas ocupan un volumen despreciable comparado con el recipiente.
2. Las moléculas,individualmente, obedecen las leyes de Newton del movimiento, pero consideradas en conjunto se mueven de manera aleatoria. Al decir de manera aleatoria se entiende que las moléculas se mueven en todas direcciones con igual probabilidad y con diversas velocidades.
3. Las moléculas chocan elásticamente entre si y contra las paredes del recipiente. Se considera que las moléculas son puntuales.
4.Las fuerzas de interacción entre las moléculas son despreciables, salvo en un choque.
5. El gas bajo consideración es puro, es decir, todas las moléculas son idénticas.
CAPACIDAD CALORIFICA MOLAR DE UN GAS IDEAL
Para un gas ideal se definen dos capacidades caloríficas molares: a volumen constante (CV), y a presión constante (Cp).
• CV: es la cantidad de calor que es necesario suministrar aun mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante una transformación isócora.
• Cp: es la cantidad de calor que es necesario suministrar a un mol de gas ideal para elevar su temperatura un grado mediante una transformación isóbara.
El valor de ambas capacidades caloríficas puede determinarse con ayuda de la teoría cinética de los gases ideales.
Monoatómico
Diatómicodonde R es la constante universal de los gases ideales, R = 8.31 J/mol K.
Consideremos en primer lugar el caso de un gas ideal monoatómico. En esta situación hemos visto como la energia interna de N moléculas (o n moles) viene dada por la ecuación:
En un proceso a volumen constante (isocoro). De manera que la temperatura cambia en ∆T. se tendrá que ∆V = 0 y por lo tanto W = 0.Entonces, por el primer principio de la termodinámica, el calor Q es igual a la variación de la energia interna ∆U. es decir, es posible escribir:
Pero como el calor en un proceso a volumen constante esta relacionado con la capacidad calorífica molar a volumen constante. . Mediante la ecuación Q = nCv∆T, nos queda la ecuación anterior en la forma:
Y para un gas ideal monoatómico la...
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