mezcla de gases sin reacción
Para poder hablar de gases ideales primero necesitamos examinar tres leyes de los gases de importancia histórica, que describen las relaciones entre las cuatro variables P, V, T y n, las cuales definen el estado de un gas. Cada ley se obtuvo manteniendo constantes 2 variables para ver como las otras dos se afectaban mutuamente. Podemos expresar cada ley como una relación deproporcionalidad. En estas relaciones si se utiliza una “x” que se lee como “es proporcional a”.
Las leyes son:
1.- Ley de Boile V x 1/p (n, T constantes)
2.-Ley de Charles V x T (n, P constantes)
3.- Ley de Avogadro V x n (P, T constantes)
Podemos combinar estas relaciones para escribir una ley de los gases en general
V x nT/P
Si llamamos “R” a la constante de proporcionalidad, obtenemos:V= R (nT/P)
Reacomodando, tenemos esta relación más conocida:
PV= nRT
Esta ecuación se conoce como la ecuación del gas ideal.
¿Qué es un gas ideal?
Es un gas hipotético, cuyo comportamiento de presión, volumen y temperatura se describe perfectamente con la ecuación del gas ideal.
LEYES DE LOS GASES.
Esta ley surge de diversos experimentos que se realizaron acerca de las propiedadesfísicas de los gases durante varios siglos.
La relación presión-volumen: ley de Boyle
En el siglo XVII, Robert Boyle se dedicó al estudio de sistemática y cuantitativa del comportamiento de los gases. Boyle analizo el vínculo que había entre la presión y el volumen de muestra de un gas, para lo cual necesitó un aparato como el que se ilustrara a continuación:
Decimos entonces que la presiónrealizada sobre el gas por el mercurio que se suma al tubo, será igual a la presión atmosférica (a). En la imagen (b) se puede juzgar que un incremento en la presión, debido a la adición mayor de mercurio, encamina a un descenso del volumen del gas y a un desnivel en la columna de mercurio. Boyle observo que cuando la temperatura es constante, el volumen (V) de una cantidad dada de un gasdisminuye cuando la presión total se aplica (P). Esta relación de volumen y presión es clara en la figura (b) (c) y (d). Sin embargo si la presión que se aplica decrece, el volumen de gas aumentara. En la siguiente tabla se indica algunos de los resultados de mediciones y volumen.
Relaciones típicas de presión y volumen obtenidas por Boyle.
P(mmHg)
724
86
951
998
1230
1893
2250
V(unidadesarbitrarias)
1.50
1.33
122
1.16
1.16
0.94
0.61
PV
1.09X10^3
1.16X10^3
1.16X10^3
1.16X10^3
1.2X10^3
1.2X10^3
1.2X10^3
Viendo la tabla anterior los datos registrados de P y V son coherentes con esta expresión matemática que señalara la relación opuesta entre la presión y el volumen:
Y en donde:
En donde k1 es una constate llamada constate de proporcionalidad. La anteriorecuación es una expresión de la ley de Boyle. En donde esta establece que la presión de una cantidad fija de un gas mantenido a temperatura constate es inversamente proporcional al volumen del gas. Reordenando la ecuación misma se obtendrá:
Esta fórmula ser la de la ley de Boyle que estipula que sí y solo si el producto de la presión y el volumen de una gas a temperatura y cantidad del gasconstante, será siempre una constante. En la figura que añade se muestra una representación esquemática de la Ley de Boyle.
En donde la cantidad n es el número de moles del gas y R será un constante, y así la constante de proporcionalidad, (k1) de la ecuación (P=k1*1/V) es equivalente a nRt.
Posteriormente se ejemplifica esta ley gráficamente con las próximas 2 imágenes:
(A)(B)
Decimos bien que en la representación (A) es un gráfico de la ecuación PV=k1. Y bien en la imagen (B) es un gráfico de la ecuación equivalente P= k1* 1/V. Observemos bien que esta última es una ecuación lineal de la forma y=mx+b, en donde b=0.
Los valores de presión y volumen pueden variar mucho en una muestra dada...
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