gases ideales: leyes

CAPITULO V
GASES IDEALES Y REALES

5.1. GENERALIDADES
Por todos es conocido que la materia, esa sustancia que compone los cuerpos físicos, todo
aquello que constituye el universo, se presenta en tres estados o forma de agregación
fundamentales: Sólido, líquido y gaseoso. En estado sólido el agua se conoce como hielo,
en estado líquido se llama agua y en estado gaseoso como vapor de agua.Casi todas las
sustancias pueden existir en los tres estados. Las diferencias entre uno y otro estado se
puede notar por las propiedades físicas, como se muestra a continuación.
Tabla 5.1 Comparación de las propiedades físicas de tres sustancias*
Sustancia

Sólido (0°C)

Densidad
(g/mL)
Agua
Benceno
Tetracloruro
carbono

0.917
0.899
de 1.70 (-25°C)

V. molar
(mL/mol
)
19.686.9
90.5

Líquido (20°C)

Gas (100 °C)

Densidad
(g/mL)

V. molar
(mL/mol)

Densidad
(g/mL)

V. molar
(mL/mol)

0.998
0.876
1.59

18.0
89.2
96.8

0.000588
0.00255
0.00503

30600
30600
30600

* A Presión atmosférica

El estado gaseoso será el tema de este capítulo, ya que el estudio de este estado, el más
simple de los estados de la materia, puede conducirnoshacia alguno de los conceptos más
universalmente útiles de las ciencias Químicas. Se sabe que algunos de los sustratos y
productos del metabolismo son gases, como el oxígeno, gas carbónico, nitrógeno, e
hidrógeno; de ahí la importancia de estudiar algunas de sus propiedades.
Si tenemos en cuenta que el estado gaseoso es un estado disperso, de una de las formas de
agregación de la materia, loque significa que sus moléculas están separadas unas de otras
por distancias mucho más grandes que el diámetro real de sus moléculas, lo cual significa
que existen unas propiedades macroscópicas (macros: grande; scopeo: ver), que describen
el comportamiento del sistema gaseoso. Esas propiedades son: el volumen (V), la presión
(P), la temperatura (T) y la cantidad de masa, que en este caso sonlas moles (n). Los gases
difieren de los otros estados en que no poseen volumen intrínseco, lo que significa que
ocupa todo el espacio cerrado donde se introduce.
Empezaremos por estudiar brevemente las propiedades macroscópicas, que también
llamaremos variables.

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5.2 PRESIÓN
La razón por la cual los gases ejercen presión, es que éstos en una especie de bombardeo
continuo conmovimiento browniano golpean las paredes del recipiente que los contienen.
La presión se define, clásicamente, como la fuerza (F) por unidad de área (A), luego la
presión de un gas es la fuerza que éste ejerce sobre el recipiente que lo contiene, dividida
por el área de superficie del recipiente:

P=

F
A

En el sistema internacional de unidades (SI) la unidad de presión es el Pascal (Pa) quese
define como: una fuerza de un newton (N) que actúa sobre una superficie de un metro
cuadrado (m2) y se expresa:

1 Pa =

1N
1m 2

que es equivalente a:
1 Pa =

kg m s -2
= kg m s -1
2
1m

Debido a que la presión de un Pa es muy pequeña, se suele usar el bar (1 bar = 105 Pa),
sobre todo para expresar presiones cercanas a la presión atmosférica. En años recientes se
ha usado launidad de torr, donde 1 torr es igual a 1mm Hg.
La presión atmosférica se define como la presión que ejerce el aire sobre los cuerpos y
varia con respecto a la altura sobre el nivel del mar, ya que al aumentar ésta, la columna de
aire sobre los cuerpos, es menor, lo que hace que la presión disminuya. La presión
atmosférica normal es la que se mide a cero metros sobre el nivel del mar.
Lapresión atmosférica se midió en un aparato llamado barómetro de Torricelli, en honor
de Juan Evangelista Torricelli (1.608- 1.647), que ideó dicho aparato en el siglo XVII.
El barómetro de Torricelli (Figura 5.2a) consiste en un tubo de vidrio de aproximadamente
0,85 m de largo y sellado en un extremo, el cual se llena con mercurio y se invierte en un
recipiente abierto que contiene mercurio....