Termodinamica

SUBSECTOR DE APRENDIZAJE: Termodinámica NOMBRE GUIA Y/O MÓDULO DE APRENDIZAJE: Gases Ideales
NIVEL: 4º Medio
PROFESOR:
OBJETIVOS GUIA Y/O MODULO DE APRENDIZAJE:
* Identificar las variables de estado que describen un gas.
* Reconocer las condiciones físicas de un gas ideal.
* Relacionar la presión, volumen y temperatura de una masa gaseosa (transformaciones isotérmicas eisobáricas), trabajando siempre en un solo sistema de unidades.
* Calcular, aplicando las Leyes de Boyle y Mariotte; de Charles, Gay Lussac, Ecuación general de los gases, Ley de Avogadro, Ley de los gases ideales a problemas.
* Describir el modelo cinético de un gas.
* Calcular la energía cinética de un gas.
* LEY DE LOS GASES IDEALES

Si comprimimos un gas, manteniendo constante sutemperatura, veremos que la presión aumenta al disminuir el volumen. Análogamente, si hacemos que se expansione un gas a temperatura constante, su presión disminuye al aumentar el volumen. Con buena aproximación, la presión de un gas varía en proporción inversa con el volumen. Esto implica que, a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen de un gas es constante.

PV =constante (a temperatura constante)

Esta ley se cumple aproximadamente por todos los gases a bajas densidades. Pero, también, la temperatura absoluta de un gas a bajas densidades es proporcional a la presión a volumen constante, y de igual forma, la temperatura absoluta es proporcional al volumen del gas si se mantiene constante su presión

A bajas densidades, el producto PV es prácticamenteproporcional a la temperatura T: PV = CT

C es una constante de proporcionalidad apropiada para cada cantidad determinada del gas, y podemos escribir:

C=kN

en donde N es el número de moléculas del gas y k es una constante. De esta manera

PV = NkT

La constante k se denomina constante de Boltzmann y se encuentra experimentalmente que tiene el mismo valor para cualquier clase o cantidad degas.
Su valor en unidades SI es
k=1,381.10-23 J/K (K representará la escala Kelvin).

Suele ser conveniente escribir la cantidad de gas en función del número de moles.

PRINCIPIO DE ABOGADRO, ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES IDEALES
A partir de los estudios de Gay-Lussac sobre los volúmenes de combinación de las sustancias en estado gaseosos el fisico italiano Amedeo Abogador (1776-1856)estableció su célebre principio a las mismas condiciones de presión y temperatura , volúmenes iguales de gases diferentes que contienen el mismo número de moléculas . Ahora bien , si tienen el mismo numero de moléculas tambien tendran el mismo número de moles , puesto que un mol de cualquier sustancia contiene 6.023 *1023 moléculas .Por consiguiente , llamando n al numro de moles de gas ,matemáticamente tendremos que :
V/ n = R
(constante universal de los gases )

Donde R = 0.082 atm 1/K mol

Un mol de cualquier sustancia es la cantidad de la misma que contiene un número de Avogadro de átomos o moléculas. Se define el número de Avogadro NA como el número de átomos de carbono que hay en 12 gramos de 12C: NA=6,022.1023 moléculas/mol

Si tenemos n moles de una sustancia, el númerode moléculas es:
N = nNA
La ecuación anterior queda entonces
PV=nNAkT=nRT,
Siendo
R = kNA,

que se denomina constante universal de los gases. Su valor es el mismo para todos los gases:

R=8,314 J/mol.K=0,08206 L.atm/mol.K (L = litros).

Se define un gas ideal como aquél para el que PV/nT es constante a todas las presiones. En este caso, la presión, el volumen y la temperatura estánrelacionados por PV=nRT (Ley de los gases ideales). La masa de 1 mol se denomina masa molar M. (A veces se utilizan los términos peso molecular o masa molecular.) La masa molar de 12C es, por definición, 12 g/mol o bien 12.10-3 kg/mol. Las masas molares de los elementos se dan en la Tabla Periódica. La masa molar de una molécula, como el CO2, es la suma de las masas molares de los elementos...