Sears Zemansky

Resumen Sears Zemansky capítulo 18
Ecuaciones de estado
Las condiciones en que existe un material dado se describen con cantidades físicas como presión, volumen, temperatura y cantidad de sustancia. Estas variables describen el estado del material y se llaman variables de estado.
El volumen V de una sustancia suele estar determinado por su presión p, temperatura T y cantidad de sustancia,descrita por la masa m total o número de moles n.
Normalmente, no es posible cambiar una de estas variables sin alterar otra.
En unos cuantos casos, la relación entre p, V, T y m (o n) es tan sencilla que podemos expresarla mediante una ecuación de estado; si es demasiado complicada, podemos usar gráficas o tablas numéricas. Aun así, la relación entre las variables sigue existiendo; lallamaremos ecuación de estado aunque no conozcamos la ecuación real.

La ecuación del gas ideal

Otra ecuación de estado sencilla es la del gas ideal.
Por lo general, lo más fácil es describir la cantidad de un gas en términos del número de moles n, en vez de la masa. La masa molar M de un compuesto (a veces llamada peso molecular) es la masa de un mol, y la masa total m total de una cantidad dadade ese compuesto es el número de moles n multiplicado por la masa de un mol: m total 5 nM De esta forma, si conocemos el número de moles de gas en el cilindro, podemos determinar la masa del gas mediante la ecuación

Las mediciones del comportamiento de diversos gases dan origen a tres conclusiones:
1. El volumen V es proporcional al número de moles n.
2. El volumen varía inversamente con lapresión absoluta p.
3. La presión es proporcional a la temperatura absoluta
Estas tres relaciones se pueden combinar en una sola ecuación, llamada ecuación del gas ideal: pV 5 nRT
Donde R es la constante de los gases

Para una masa constante (o número constante de moles) del gas ideal, el producto nR es constante, así que la cantidad pV>T también es constante. Si los subíndices 1 y 2 serefieren a dos estados cualesquiera de la misma masa de gas, entonces
Advierta que usted no necesita el valor de R para usar esta ecuación.
La ecuación también nos dice qué sucede cuando cambiamos el volumen o la cantidad de sustancia

La ecuación de Van der Waals
La ecuación del gas ideal, puede obtenerse a partir de un modelo molecular sencillo que desprecia los volúmenes de las moléculasmismas y las fuerzas de atracción entre ellas.

Por ahora, mencionaremos otra ecuación de estado, la ecuación de Van der Waals, fue desarrollada en el siglo XIX por el físico holandés J. D. Van der Waals. La ecuación de Van der Waals es:

Las constantes a y b son constantes empíricas, diferentes para cada gas; b representa aproximadamente el volumen de un mol de moléculas, así que el volumentotal de las moléculas es nb y el volumen neto disponible para que se muevan es V 2 nb. La constante a depende de las fuerzas de atracción intermoleculares, las cuales reducen la presión del gas para valores dados de n, V y T juntando las moléculas al tiempo que éstas empujan las paredes del recipiente. La reducción de presión es proporcional al número de moléculas por unidad de volumen en unacapa cerca de la pared (las moléculas que ejercen la presión sobre la pared) y también es proporcional al número por unidad de volumen en la siguiente capa más allá de la pared (que son las que atraen). Así, la reducción de presión debida a fuerzas intermoleculares es proporcional a n2>V2.


Gráficas pV
Las gráficas bidimensionales ordinarias suelen ser más útiles. Una de las más útiles es unjuego de curvas de presión en función del volumen, cada una para una temperatura constante dada. Una gráfica de este tipo se llama gráfica pV. Cada curva, que representa el comportamiento a cierta temperatura, se denomina isoterma, o isoterma pV. el área bajo una curva pV (sea o no isoterma) representa el trabajo efectuado por el sistema durante un cambio de volumen. Este trabajo, a la vez, está...