Gases
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UNIVERSIDAD INCA GARCILASO DE LA VEGA CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL FISICOQUÍMICA GASES ING. ROSARIO MARCOS MEZARINA 2012
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UNIVERSIDAD INCA GARCILASO DE LA VEGA
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
FISICOQUÍMICA
GASES
ING. ROSARIO MARCOS MEZARINA2012
LOS GASES
Es el estado más simple de la materia.Son grandes cantidades de moléculas
en continuo movimiento aleatorio
LOS GASES
El volumen de una molécula gaseosa es insignificante en comparación al volumen
total de todas las moléculas de un gas.
Los gases son elementos que existen como tal, en condiciones normales de
presión y temperatura. Así tenemos los gases nobles: He, Ar, Ne, Kr y Xe. Estos
gases son monoatómicos.
LOS GASES
También tenemos gases diatómicos tales como; H2, O2, N2, y F2. Y algunos
compuestos moleculares como H2S, CH4,
CO2, NH3
Las fuerzas de atracción y repulsión entre moléculas es insignificante
PROPIEDADES DE LOS GASES
Sus moléculas se encuentran separadas y libres de fuerzas intermoleculares por lo tanto
tienen mayor libertad de movimiento.
Todo gas se expande espontáneamente hasta llenar el recipiente que lo contiene,
ocupando todo su volumen
Forma mezclas homogéneas cuando están confinados en el mismo recipiente
PROPIEDADES DE LOS GASES
Si el émbolo se debe mantener fijo, debe ejercerse una fuerza
F al émbolo.F = PA
Todo gas es compresible
Tienen densidades mucho menores que los sólidos y líquidos
PRESIÓN DE LOS GASES
La presión que ejerce un gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene, se debe a las colisiones de sus moléculas con
la superficie del recipiente
PRESIÓN DE LOS GASES
Mide la presión ejercida por la
atmósfera
El mercurio cae hasta que la presión que el ejerce sobre su base se iguala a la presión ejercida por la atmósfera
PRESIÓN DE LOS GASES
Barómetro Aneroide: la P.A, deforma la pared elástica de un cilindro con vacío parcial y permite mover la aguja del instrumento.
PRESIÓN DE LOS GASES
La presión A es igual a la del recipiente.
La presión en A’ = 700 –280 = 420 mm Hg =
presión en A = presión del gas.
LEYES DE LOS GASES IDEALES
El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir que sus moléculas están
separadas por distancias >>> que el diámetro real de las moléculas.
El Volumen (V) del gas depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o
número de moles (n).
LEYES DE BOYLE: P - V
A, T = constanteEl volumen de
cualquier gas es inversamente
proporcional a la presión
sometida.
V ∞ 1/PV1P1 = V2P2
LEYES DE CHARLES: T - V
A, P = constanteEl volumen de
cualquier gas varía directamente con
la temperatura absoluta.
V ∞ TV1 = V2
T1 T2
LEYES DE GAY LUSSAC: T - P
A, V = constanteLa presión de un gas
es directamente proporcional a la
temperatura.
P/T = constanteP1 = P2
T1 T2
LEY COMBINADA DE LOS GASES
Podemos conocer las condiciones iniciales y finales si combinamos las leyes anteriormente
mencionadas.
P1 V1 = P2 V2
T1 T2
RELACIÓN DE AVOGADRO
Si agregamos gas a un globo, éste se expande. El volumen de un gas depende no
solo de la P y la ºT, sino también de la cantidad de gas.
El volumen de un gas mantenido a ºT y P constantes es directamente proporcional al
Nº de moles del gas.
V/n = K V1 = V2
n1 n2
RELACIÓN DE AVOGADRO
Experimentalmente se ha demostrado que a condiciones estándar o condiciones normales
de P y ºT:
Volúmenes iguales de cualquier gas contienen el mismo número de moléculas.
1 mol ocupa 22.4 LV = 6.02 x 1023moléculas = 22.4 L
P = 1 atm, ºT = 273ºK
ECUACIÓN DE LOS GASES IDEALES
Describe la relación entre la presión, volumen, temperatura y cantidad de un gas
ideal:
PV = nRT
Esta ecuación de estado reúne a las leyes anteriores, describiendo el comportamiento
de los gases en condiciones de bajas presiones y altas temperaturas.
CONSTANTE UNIVERSAL DE LOS GASES
Valores de R8.314472 J/ºk mol
0.082 L.atm/ºK mol
8.2057459 x 10-5 m3. atm/ºK mol
8.314472 L. KPa/ºK mol
62.4 L. mm Hg/ºK mol
62.4 L. torr/ºK mol
83.14472 L m-bar/ºK mol
1.987 cal/ºK mol
DENSIDAD DE LOS GASES Y MASA MOLAR
PV = n RT
δ = P x M M = δ x R x TR x T P
DENSIDAD MASA MOLAR
LEY DE DALTON
En una mezcla de gases de dos o más
sustancias, la presión total de la mezcla es la suma de las presiones
parciales de c/gas como si estuviera solo
LEY DE DALTON
Si tenemos el gas A: pA . V = nA . R . T+ el gas B: pB . V = nB . R . T
__________________________________PT = R T (nA + nB)
V
PT = pA + pB pA = XA PT
Donde XA = fracción molar del gas AXA + XB = 1
RECOLECCIÓN DE GASES SOBRE AGUA
Ptotal = Pgas + Pagua
Experimentalmente se puede determinar el Nº
de moles de un gas recolectado a partir de una reacción química.
Comúnmente se recolecta el gas sobre agua.
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
Fue propuesta por Daniel Bernouilli, en 1738, demostrando la ley de Boyle de los gases. Entre 1822 – 1888, Rudolf Clausius expuso
los postulados de la teoría cinética molecular.
Un gas ideal consiste de moléculas ampliamente espaciadas que no interaccionan entre sí y que están en movimiento incesante con velocidades promedio que aumentan con
la temperatura.
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
La dependencia real de la velocidad cuadrática media (vcm) de las moléculas con
la ºT.
En un choque entre moléculas se transfiere energía. Pero la Ek media de las moléculas no
cambia a ºT =cte, ya que los choques son elásticos.
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
La P, de un gas es causada por los choques de las moléculas contra
las paredes del recipiente.
Dos gases distintos a igual ºT tienen la misma Ek media, a pesar que
las moléculas se mueven a diferentes
velocidadesSi >ºT > Energía
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
ε = ½ m µ2
ε = energía cinética promedio m = masa de las moléculas gaseosas
µ = velocidad cuadrática media
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
Efecto del aumento del volumen (V), a ºT constante:
µ = cte → a >V → moléculas se mueven distancias >> → << choques con las paredes por unidad de tiempo → < P
(Boyle)
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
Efecto del aumento de la temperatura, a volumen (V) constante:
Si ε aumenta → µ aumenta. Como V no
aumenta → más choques con las paredes por unidad de tiempo → > P
EFUSIÓN Y DIFUSIÓN MOLECULAR
La difusión y la efusión son consecuencias de la dependencia de las velocidades
moleculares respecto de la masa.
La difusión es la dispersión gradual de una sustancia gaseosa en otra. Las moléculas
al ocupar el lugar de otras moléculas sufren colisiones mientras se mueven.
DIFUSIÓN MOLECULAR
R = 8.314 Kg-m2/s2-mol-ºKM = masa molar
T = ºKµ = raíz de la velocidad cuadrática media del gas
DIFUSIÓN MOLECULAR
La ley de difusión de Thomas Graham, dice que bajo las mismas condiciones de
presión y temperatura, las velocidades de difusión de los gases son inversamente
proporcionales a las raíces cuadradas de sus masas molares
r1 = µ1 = M2
r2 µ2 M1
r1 y r2 son las velocidades de
difusión de los gases
EFUSIÓN MOLECULAR
La efusión es la fuga de un gas a través de un orificio pequeño, siempre y cuando exista una
superficie por donde pueda producirse esta fuga.
La tasa de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molar, es decir a mayor velocidad del gas
mayor probabilidad de acertar el agujero y escapar.
EFUSIÓN MOLECULAR
El gas más ligero efunde
más rápido
GASES REALES
Todos los gases verdaderos son reales
Van der Waals corrigió la ecuación ideal paraexplicar los efectos de las fuerzas deatracción entre las moléculas del gas y de losvolúmenes moleculares:
[P + n2a/V2] (V – nb) = nRT
a = atraccionesb = repulsiones
Interacciones Moleculares,a y b son constantes ≠ para cada gas
