CAPITULO V Avogadro
Páginas: 8 (1773 palabras)
Publicado: 28 de abril de 2015
CAPITULO V.- TERMODINAMICA, GASES y PROCESOS TERMICOS.
V.1.- Dilatación de los Gases.-
Cuando varía la temperatura de un gas, se observar cambios del volumen y la presión. Para analizar los efectos, podemos estudiarlos por separado, a volumen constante como presión constante.
En los gases ideales la dilatación a presión constante es idéntica a los fluidos, con la diferencia que los gases son másdilatables, del orden de 1000 veces, por esta razón se desprecian los efectos de la dilatación del recipiente:
Donde ΔV, representa el incremento del volumen.
Vo, volumen inicial.
ΔT, cambio de temperatura.
α, coeficiente de dilatación isobárico.
A partir de esta ecuación se podemos obtener que el coeficiente de dilatación isobárica tiene la siguiente expresión.Donde, V corresponde para la temperatura T y Vo para la temperatura To.
En base a la ecuación (5.1), tenemos que:
En términos infinitesimales, tenemos.
Con relación a los cambios de presión a volumen constante, podemos obtener.
Donde β representa el coeficiente de dilatación piezotérmico, P la presión a temperatura T y Po la presión a To.
V.2.- Leyes de Charles y Gay Lussac, Ley deBoyle.
Experimentalmente se observa, que los coeficientes α y β son aproximados y no dependen de la naturaleza del gas, cuya diferencia es menos importante a bajas presiones, cuyo valor es:
Todos los gases que tienen esta característica son considerados GASES IDEALES, en el grafico anterior, este valor es constante para las diferentes presiones del gas.
En base a estas características podemosdeterminar las siguientes relaciones de los cambios del volumen y la presión por efecto de los cambios de temperatura.
A partir de la ecuación (5.3).
A partir de la ecuación (5.9), se determinar la Ley de Chales, ecuación (5.10).
Si se mantiene la presión constante, el volumen de una determinada cantidad gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
De la misma manerautilizando la ecuación (5.6), se determina los cambios de la presión con la temperatura.
A partir de la ecuación (5.13) se determina la Ley de Gay Lussac.
Si se mantiene el volumen constante, la presión que ejerce una determinada cantidad gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta:
V.3.- Ley de Boyle Mariotte.-
Si la temperatura permanece constante, los volúmenes ocupadospor una misma masa gaseosa son inversamente proporcionales a las presiones a la que está sometida.
Diferenciando la ecuación (5.16) se obtiene la denominada ley de Boyle diferencial.
V.4.- Diagrama de Clapeyron.-
Este diagrama sirve para graficar el comportamiento de los gases de acuerdo a la descripción de las leyes anteriores, figura No. 5.1.
Figura No. 5.1
V.5.- Ley de Avogadro.-
Enlos gases la cantidad de materia se describe en función del número de moles. Los gases que ocupan el mismo volumen a igualdad de presión y temperatura, contiene el mismo número de moléculas, en consecuencia tiene masas proporcional a sus masas moleculares.
Para un mol la cantidad de moléculas, denominado como Número de Avogadro, representa.
NA= 6.0225x1023 (moléculas/mol)
Para T = 0 °C (273.15 K)y P = 1 atmosfera, denominadas como condiciones estándar, todos los gases ocupan un volumen de 22.4136 (litros) que representa el volumen molar.
V.6.- Mezcla de Gases Perfectos no Relacionados, Ley de Dalton.-
Consideremos una mezcla de N gases perfectos e inertes que ocupan el mismo volumen (V) a la misma temperatura (T)
La presión parcial de cada uno de los gases será:
Entonces elcumplimiento de la ecuación anterior para los N gases será.
El efecto de la presión total de los N gases, será la suma de las presiones parciales de cada uno de los gases, que actuarían en forma independiente.
V.7.- Sistemas Termodinámicos.-
Un sistema termodinámico es una región del espacio, aislado de su entorno mediante una frontera real o imaginaria para su estudio. De acuerdo al grado de...
V.1.- Dilatación de los Gases.-
Cuando varía la temperatura de un gas, se observar cambios del volumen y la presión. Para analizar los efectos, podemos estudiarlos por separado, a volumen constante como presión constante.
En los gases ideales la dilatación a presión constante es idéntica a los fluidos, con la diferencia que los gases son másdilatables, del orden de 1000 veces, por esta razón se desprecian los efectos de la dilatación del recipiente:
Donde ΔV, representa el incremento del volumen.
Vo, volumen inicial.
ΔT, cambio de temperatura.
α, coeficiente de dilatación isobárico.
A partir de esta ecuación se podemos obtener que el coeficiente de dilatación isobárica tiene la siguiente expresión.Donde, V corresponde para la temperatura T y Vo para la temperatura To.
En base a la ecuación (5.1), tenemos que:
En términos infinitesimales, tenemos.
Con relación a los cambios de presión a volumen constante, podemos obtener.
Donde β representa el coeficiente de dilatación piezotérmico, P la presión a temperatura T y Po la presión a To.
V.2.- Leyes de Charles y Gay Lussac, Ley deBoyle.
Experimentalmente se observa, que los coeficientes α y β son aproximados y no dependen de la naturaleza del gas, cuya diferencia es menos importante a bajas presiones, cuyo valor es:
Todos los gases que tienen esta característica son considerados GASES IDEALES, en el grafico anterior, este valor es constante para las diferentes presiones del gas.
En base a estas características podemosdeterminar las siguientes relaciones de los cambios del volumen y la presión por efecto de los cambios de temperatura.
A partir de la ecuación (5.3).
A partir de la ecuación (5.9), se determinar la Ley de Chales, ecuación (5.10).
Si se mantiene la presión constante, el volumen de una determinada cantidad gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.
De la misma manerautilizando la ecuación (5.6), se determina los cambios de la presión con la temperatura.
A partir de la ecuación (5.13) se determina la Ley de Gay Lussac.
Si se mantiene el volumen constante, la presión que ejerce una determinada cantidad gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta:
V.3.- Ley de Boyle Mariotte.-
Si la temperatura permanece constante, los volúmenes ocupadospor una misma masa gaseosa son inversamente proporcionales a las presiones a la que está sometida.
Diferenciando la ecuación (5.16) se obtiene la denominada ley de Boyle diferencial.
V.4.- Diagrama de Clapeyron.-
Este diagrama sirve para graficar el comportamiento de los gases de acuerdo a la descripción de las leyes anteriores, figura No. 5.1.
Figura No. 5.1
V.5.- Ley de Avogadro.-
Enlos gases la cantidad de materia se describe en función del número de moles. Los gases que ocupan el mismo volumen a igualdad de presión y temperatura, contiene el mismo número de moléculas, en consecuencia tiene masas proporcional a sus masas moleculares.
Para un mol la cantidad de moléculas, denominado como Número de Avogadro, representa.
NA= 6.0225x1023 (moléculas/mol)
Para T = 0 °C (273.15 K)y P = 1 atmosfera, denominadas como condiciones estándar, todos los gases ocupan un volumen de 22.4136 (litros) que representa el volumen molar.
V.6.- Mezcla de Gases Perfectos no Relacionados, Ley de Dalton.-
Consideremos una mezcla de N gases perfectos e inertes que ocupan el mismo volumen (V) a la misma temperatura (T)
La presión parcial de cada uno de los gases será:
Entonces elcumplimiento de la ecuación anterior para los N gases será.
El efecto de la presión total de los N gases, será la suma de las presiones parciales de cada uno de los gases, que actuarían en forma independiente.
V.7.- Sistemas Termodinámicos.-
Un sistema termodinámico es una región del espacio, aislado de su entorno mediante una frontera real o imaginaria para su estudio. De acuerdo al grado de...
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