La materia en estado gaseoso

3. CANTIDAD

La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el numero de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.
4. VOLUMEN

Es el espacio ocupado por un cuerpo.
Unidades de volumen:

m3 = 1000 litros litro = 1000centímetros cúbicos (c.c) 1c.c = 1 mililitro

En una gas ideal ( es decir, el gas cuyo comportamiento queda descrito exactamente mediante las leyes que plantearemos mas adelante), el producto PV dividido por nT es una constante, la constante universal de los gases, R . EL valor de R depende de las unidades utilizadas para P, V, n y T. A presiones suficientemente bajas y a temperaturas suficientementealtas se ha demostrado que todos los gases obedecen las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, las cuales relacionan el volumen de un gas con la presión y la temperatura.

5. DENSIDAD

Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros. Se da en gr/L.

LEYES DE LOS GASES

Ley de Boyle - Mariotte: A temperatura constante, el volumende cualquier gas, es inversamente proporcional a la presión a que se somete.

EJEMPLO

* Se tiene un volumen de 400 cm3 de oxígeno a una presión de 380 mm de Hg. Qué volumen ocupará a una presión de 760 mm de Hg, si la temperatura permanece constante ?

Según la expresión matemática:

380 mm Hg x 400 cm3 = 760 mm Hg x V1

Despejando V1 :

REPRESENTACIÓN GRAFICA

Ley de Charles: A presión constante, el volumen de una masa dada de gas varia directamente con la temperatura absoluta

EJEMPLO

* Se tiene 3 moles de un gas ideal en un recipiente de 700 cm3 a 12°C y calentamos el gas hasta 27°C. Cuál será el nuevo volumen del gas ?

Volumen inicial = 700 cm3
Temperatura inicial = 12 + 273 = 285 °K
Temperatura final = 27 + 273 = 300 °K

De acuerdo con la Leyde Charles, al aumentar la temperatura del gas debe aumentar el volumen:

Según la expresión matemática:

700 cm3 x 285°K = V2 x 300°K

Despejando V2

REPRESENTACIÓN GRAFICA

Ley de gay-Lussac A volumen constante , la presión de un gas es directamente proporcional a la temperatura

* Se calienta aire en un cilindro de acero de 20 °C a 42°C. Si la presión inicial es de 4.0atmósferas ¿Cual es su presión final?

Condiciones iniciales:

T1 = 273 + 20 = 293 °K; P1= 40 atm

Condiciones finales:

T2 = 273 + 42 = 315°K ;P2=?

Sustituyendo en la ecuación de Gay-Lussac:

Ley combinada de los gases A partir de la ley combinada podemos calcular la forma como cambia el volumen o presión o temperatura si se conocen las condiciones iniciales (Pi,Vi,Ti) y se conocen dosde las condiciones finales (es decir, dos de las tres cantidades Pt, Vt, Tf)

* Qué volumen ocupará una masa de gas a 150°C y 200 mm Hg, sabiendo que a 50°C y 1 atmósfera ocupa un volumen de 6 litros ?

Condiciones iniciales:
V1 = 6 litros
P1 = 760 mm Hg
T1 = 50 = 273 = 323 K

Condiciones finales;
V2 = ?
P2 = 200 mm Hg
T2 = 150 + 273 = 423 K

Remplazando:

ley de DaltonEn una mezcla de gases, la presión total es igual a la suma de las presiones parciales

P(total) = P1 + P2 +k P3...

* Dos recipientes de un litro se conectan por medio de una válvula cerrada. Un recipiente contiene nitrógeno a una presión de 400 mm Hg y el segundo contiene oxígeno a una presión de 800 mm Hg. Ambos gases están a la misma temperatura. Qué sucede cuando se habré la válvula ?Suponiendo que no hay cambio de la temperatura del sistema cuando los gases se difunden y se mezclan uno con otro y que los gases no reaccionan, entonces la presión final total será igual a la suma de las presiones parciales de los dos gases :

P total = P [N2] + P [O2]
P total = 400 mm Hg + 800 mm Hg
P total = 1200 mm Hg

Hipótesis de Avogadro Volúmenes iguales de cualquier gas...