Ley de Gases Ideales

La Ley del Gas Ideal y la teoría cinética de los gases


Continuamos nuestra discusión de la temperatura y el calor, sino que vamos a abordar de una manera diferente. Desde la semana pasada, nos fijamos en las propiedades globales o granel de materiales cuando subir o bajar su temperatura. Ahora vamos a hablar sobre los efectos de la elevación de la temperatura a un nivel molecular.
La mayorparte de las cantidades que vamos a ver no se derivan cantidades pero cantidades empíricas. Es decir, que son leyes que surgen a partir de experimentos y no de la teoría. Así, en su mayor parte, las leyes que utilizamos son válidos, excepto en algunos extremos salvajes.
En primer lugar, para hablar de lo que ocurre con las moléculas de un gas, que necesitamos una manera de cuantificar el númerode moléculas en una cierta cantidad de gas.Por lo tanto, ahora definimos el topo.
Para empezar, las masas relativas de los átomos de diferentes elementos se pueden expresar en términos de sus masas atómicas, lo que indica la masa de un átomo en comparación con otro. La unidad de esta magnitud se llama la unidad de masa atómica. Lamasa molecular de una molécula es la suma de las masas atómicas desus átomos.
Un mol, o un mol de una sustancia, contiene tantas partículas como átomos hay en 12 gramos de carbono-12. Experimento demuestra que hay 6.022x10 23 átomos en 12 g de carbono-12. Por lo tanto, un mol de hidrógeno contiene 6.022x10 23 átomos de hidrógeno. Un mol de agua contiene 6.022x10 23 moléculas de agua ... y así sucesivamente. Por otra parte, un mol de una sustancia tiene una masaen gramos que es igual a la atómica de masa molecular de la sustancia.
Ejemplo, ¿cuántos gramos hay en un mol de agua?


La Ley del Gas Ideal



La ley de los gases ideales expresa la relación entre la presión absoluta, la temperatura Kelvin, el volumen, y el número de moles de un gas.
En primer lugar, cuando discutíamos la escala Kelvin, vimos que es era una extrapolación de lo quesucedería con la presión de un gas, si la temperatura seguía disminuyendo. Vimos que la presión absoluta, P, es directamente proporcional a la temperatura Kelvin, T, para un volumen fijo de gas. (P  T)
También, podemos inferir lo que le pasaría a la presión dentro de un gas si aumentamos el número de moléculas o moles. La presión absoluta de un gas ideal es proporcional al número de moléculas, o elnúmero de moles, n, del gas. (P  n)
Finalmente, es posible aumentar la presión en un gas si reducir el volumen, si la temperatura y el número de moléculas se mantienen constantes. Así que la presión absoluta en un gas ideal es inversamente proporcional a su volumen. (P  1 / V).
Podemos expresar esto como un solo proporcionalidad; escribirlo:
Además, la constante de proporcionalidad sedenomina R, la constante universal de los gases.
Si reemplazamos el número de moles con el número de partículas, N, podemos reescribir la ley de los gases ideales como:
Donde la constante, R / N A, se denomina la constante de Boltzmann y tiene un valor de 1.38x10 -23 J / K, y está representado por el símbolo, k. Así que la ley de los gases ideales se convierte en:


Origen de la Ley del Gas IdealEl trabajo de varias personas llevó a la formulación de la ley de los gases ideales. . El científico Robert Boyle descubrió que a una temperatura constante, la presión absoluta de un gas es inversamente proporcional al volumen Ley de Boyle establece:
P 1 V 1 = P 2 V 2
La curva que pasa por los puntos inicial y final se llama una isoterma (el gas se expande lo suficientemente lento como parapermitir que el sistema permanezca en equibrium térmica).Porque llevará una cierta cantidad de trabajo para expandir o contraer el sistema, el trabajo realizado por el gas como sus cambios de volumen está dado por la integral:
Además, hay varios caminos diferentes que puede tomar para llegar de la inicial para los estados finales. El trabajo realizado por un sistema depende de los estados...