leyes

Electricidad y calor
Dr. Roberto Pedro Duarte Zamorano
Departamento de Física
© 2011

Temario
A. Termodinámica
1.
2.
3.
4.
5.

Temperatura y Ley Cero. (3horas)
Calor y transferencia de calor. (5horas)
Gases ideales y estados termodinámicos. (3horas)
Primera Ley de la Termodinámica. (6horas)
Segunda Ley de la Termodinámica. (6 horas)

B. Electricidad
1.
2.
3.
4.
5.
6.Cargas eléctricas y la Ley de Coulomb. (5horas)
Campo eléctrico y Ley de Gauss. (6horas)
Potencial eléctrico. (3horas)
Capacitancia. (3horas)
Corriente eléctrica y resistencia. (3horas)
Circuitos eléctricos. (5horas)

Temas

3. Gases ideales y estados
termodinámicos.
i.
ii.

Concepto y características del gas ideal.
Ley de Boyle, Ley de Charles, Ley de Gay-Lussac
e hipótesis deAvogadro.
iii. Ecuación de estado del gas ideal pV = nRT y su
aplicación en la determinación de los diferentes
estados termodinámicos y su representación
grafica de presión vs. volumen.

Gases
Una sustancia se considera gas
cuando las fuerzas interatómicas (o
intermoleculares) entre los distintos
átomos (o moléculas) que la forman
son tan pequeñas que la sustancia no
adopta, ni forma,ni volumen fijo,
tendiendo a expandirse todo lo posible
para ocupar el recipiente que lo
contiene.
Refiriéndose a los gases, las condiciones normales de presión
y temperatura (CNPT) para la determinación de sus propiedades
son, por acuerdo internacional: 0ºC (273,15K) y 1 atm (ó 105 Pa,
como recomienda la International Union of Pure and Applied
Chemistry, IUPAC), con la salvedad de que losmedidores de
gasto volumétrico se calibran a 25 ºC.

Gases
Es importante mencionar que un gas es una sustancia que se
encuentra en ese estado a temperatura y presión normales,
mientras que “vapor” es la forma gaseosa de cualquier sustancia
que normalmente es líquida o sólida a condiciones normales.
En condiciones normales de presión y temperatura (CNPT)
existen elementos que son gaseososcomo los del grupo 8A, (las
moléculas de) O2, N2, H2, F2 y Cl2.
 El O2 es esencial para la vida.
 H2S y HCN son venenos mortales.
 CO, NO2, O3, y SO2, son tóxicos.
 El He, Ar y Ne son químicamente inertes.

Gases

Presión de un Gas

Los gases ejercen presión sobre
cualquier superficie con la que
entren en contacto, dado que las
moléculas gaseosas están en
constante movimientoy chocan
con la superficie del recipiente que
los contienen.

Gases ideales y Ecuación de estado
Una vez revisadas algunas ideas básicas sobre los
gases, veamos qué es un gas ideal.
Se define un gas ideal como aquel en el que todas
las colisiones entre los constituyentes (átomos y
moléculas) son perfectamente elásticos y en el
cual no hay fuerzas atractivas intermoleculares.
Esteconcepto implica que las moléculas del gas
no interactúan excepto en las colisiones, y que el
volumen molecular es despreciable comparado
con el volumen del recipiente.
Un gas real se puede considerar como ideal si la
interacción entre sus moléculas es despreciable,
lo cual se logra manteniéndolo a una presión
baja.

Gases ideales y Ecuación de estado
Para estudiar un gas de masa m,confinado en un
recipiente de volumen V a una presión p y
temperatura T, es importante conocer la relación
entre estas cantidades.

En

general,

esta

relación conocida como
Ecuación de estado es bastante complicada; sin
embargo, para el caso de un gas ideal es muy
simple y se puede encontrar experimentalmente.

Antes de construir la ecuación de estado,
revisemos tres leyes empíricas quese observa son
satisfechas por los gases (de baja presión).

Leyes empíricas de los gases: Ley de Boyle
En 1662, el irlandés Robert Boyle
(1627-1691) enuncia la hoy
conocida como Ley de BoyleMariotte*, que establece:
“Cuando el gas se mantiene a
temperatura constante, su presión
es inversamente proporcional a su
volumen”.

P1V1 = P2V2
*

En 1660, el francés Edme Mariotte...