LEY DE LOS GASES

IDEALES

ESCUELA DE BACHILLERES“DR. ALEJANDRO CERISOLA”

ASIGNATURA: FÍSICO-QUÍMICAPROFESOR: PORFIRIO SANDOVAL

HERRERASEMESTRE: 5°

GRUPO: DESPECIALIDAD: FÍSICO-MATEMÁTICO

ComprensiónEn un intento de comprender porque la relación es constante para todos los gases, los científicos crean un modelo de gas ideal. Los relativos a este son los siguientes:• Todas las moléculas del gas ideal, tiene las mismas masas y se mueven al azar.• Las moléculas son muy pequeñas y la distancia entre las mismas es muy

grande.• Entre las moléculas, no actúa ninguna fuerza y en el único caso en que se

influyen unas a otras es cuando chocan.• Cuando una molécula choca con la pared del continente o con otra molécula,

no hay perdida de la energía cinética.• La fuerza gravitatoria, que ejerce la tierra sobre las moléculas se considera

despreciable por lo que a su efecto sobre el movimiento de las moléculas se refiere.

• Las moléculas se mueven a tan velocidad que chocan con la pared del continente o entre si antes de que la gravedad pueda influir de modo apreciable en su movimiento

Comportamiento de los gases

• Para el comportamiento térmico de partículas de la materia existente cuatro cantidades medibles que son de gran interés; presión, volumen, temperatura y masa de la muestra de la materia.

• Un gas esta constituido por moléculas de igual tamaño y masa.

• Se le supone con un numero pequeño de moléculas, así su densidad es baja y su atracción molecular es nula

La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un gas ideal.

Las primeras leyes de los gases fueron desarrollados desde finales del siglo XVII, cuando los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los gases. Ahora las leyes anteriores de los gases se consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de las variables mantenidas constantes.

Empíricamente, se observan una serie de relaciones proporcionales entre la temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.

Introducción

El gas ideal, es aquel que cumple estrictamente con la leyes enunciadas por Boyle, Charles, etc. y el principio de Avogadro, también son conocidos como gases hipotéticos.

La ecuación de los gases ideales

PV = nRTDonde: • P = presión (atm)• V = volumen (I)• N = numero de moles• T = temperatura absoluta (K)• R = constante universal de los gases ideales

R= 0.082 atm·I/K·mol

Los gases ideales ( o perfectos o hipotéticos) cumplen con los

siguientes postulados

• Los gases se componen de moleculas cuyo tamano es despreciable comparado con la distancia media entre ellas.

• Las fuerzas intermoleculares son debiles o despreciables. Salvo en el momento de la colision.

• Cumplen con las leyes de los gases

Tipos de gases ideales

Existen tres clases básicas de gas ideal:• El clásico o gas ideal de Maxwell-

Boltzmann• El gas ideal cuántico de Bose, compuesto

de bosones• El gas ideal cuántico de Fermi, compuesto

de fermiones

Tipos de gasesEl gas ideal clásico puede ser clasificado en dos tipos: el gas ideal termodinámico clásico y el gas ideal cuántico de Boltzmann. Ambos son esencialmente el mismo, excepto que el gas ideal termodinámico está basado en la mecánica estadística clásica, y ciertos parámetros termodinámicos tales como la entropía son especificados a menos de una constante aditiva.

El gas ideal cuántico de Boltzmann salva esta limitación al tomar el límite del gas cuántico de Bose gas y el gas cuántico de Fermi gas a altas temperaturas para especificar las constantes aditivas.

Ejemplo:

• En un recipiente de 5 l se introducen 8 g de He, 84 g de N2 y 90 g de vapor de agua. Si la temperatura del recipiente es de 27ºC. Calcular: La presion que soportan las paredes del recipiente. La fraccion molar y presion parcial de cada gas P. a. (He) = 4; P. a. (O) = 16; P. a. (N) = 14; P. a. (H) = 1.

Conclusión

El gas ideal es un gas hipotético que facilitan cálculos matemáticas contienen un numero muy pequeño de moléculas por lo que su atracción molecular es nula y su densidad es muy baja. El volumen ocupado por una unidad de gas es proporcional a su temperatura absoluta.

Problemas• Un recipiente cerrado de 2 l. contiene oxígeno a 200ºC y 2 atm.

Calcula: Los gramos de oxígeno contenidos en el recipiente.

• Tenemos 4,88 g de un gas cuya naturaleza es SO2 o SO3. Para resolver la duda, los introducimos en un recipiente de 1L y observamos que la presion que ejercen a 27ºC es de 1,5 atm. ¿De que gas se trata? P. a.(S)=32. P. a.(O)=16.

• Un recipiente contienen 100 L de O2 a 20ºC. Calcula:

La presion del O2, sabiendo que su masa es de 3,43 kg.

• Calcula la formula molecular de un compuesto sabiendo que 1L de su gas, medido a 25ºC y 750 mm Hg de presion tiene una masa de 3,88 g y que su análisis químico ha mostrado la siguiente composicion centesimal: C, 24,74 %; H, 2,06 % y Cl, 73,20 %. P. a.(O)=16. P. a.(H)=1. P. a.(Cl)=35,5

• El peso molecular de la muestra es de 57.04g/mol que se encuentra a 100°C y 101325 Pa. ¿Cuál es la densidad de la muestra?