ESTADOS DE LA MATERIA

SOLIDO

> Gran interacción intermolecular> Movimiento molecular muy

restringido> Estructura y volumen

propios

LIQUIDO

> Menor interacción intermolecular> Movimiento

molecular menos restringido

> Volumen propio> Estructura no propia

GAS

> Baja interacción intermolecular> Movimiento molecular no restringido

> Estructura y volumen no propios

Densidad � δS ≥ δL >> δG Volumen Molar � VS ≤ VL << VG

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soPROPIEDADES DEL ESTADO GASEOSO

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� El estado gaseoso es la forma menos agregada de la materia

� Las moléculas están muy separadas unas de otra y se mueven aleatoriamente.

� A diferencia de los estados líquido y sólido, en el estado gaseoso las moléculas solo entran en contacto cuando chocan entre si.

� La velocidad promedio de desplazamiento de las moléculas gaseosas depende de la temperatura.

Menor Temperatura Mayor Temperatura

Vectorvelocidad

LA ECUACION DE ESTADO

� El estado físico de una sustancia esta definido por sus propiedades físicas, tales como V, T, p, y n (n°de moles).

� Experimentalmente se observa que fijando 3 de estos parámetros el cuarto queda definido. Por ejemplo si se conocen V, T, y n � p queda automáticamente definida:

������ ����� = Ecuación de Estado

���

���� =

Ecuación de Estado para GASES IDEALES

Ejemplo:

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PRESION

��

���

�

�� ==�

FA

p

F A

p

F A

pEl SI de medidas define el pascal (Pa) como unidad de presión: 1 Pa = 1 N/m2

Nombre Símbolo Valorpascal 1 Pa 1 N m-2, 1 kg m-1s-1

bar 1 bar 105 Paatmósfera 1 atm 101325 Pa (760 torr)torr 1 Torr 133.32 Pamm de Hg 1 mmHg 133.32 Palibra por pulgada 1 psi 6.894757 kPacuadrada

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MEDICIÓN DE LA PRESIÓN

h

pex

p

p

A B

La presión de un gas contenido en un recipiente se mide con un MANÓMETRO.

En su forma más básica consiste en un tubo en U, el cual contiene un fluido manométrico* y con un extremo que se conecta al recipiente donde el gas está contenido.

En el plano AB, las presiones en cada rama están en equilibrio:

pA = pB

p = pex + pcolumna = pex + ρgh

*líquido con baja compresibilidad y volatilidad . Ej.: mercurio (Hg)

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TEMPERATURA

La TEMPERATURA, T, es una propiedad de los cuerpos materiales que nos indica en que dirección fluye la ENERGÍA CALÓRICA.

T iguales (equilibrio térmico)

Alta T Baja T

Flujo de energía como calor

Pared diatérmicaEl flujo de calor ocurre entre cuerpos que se encuentran a ≠ T.

Cuando ambos cuerpos alcanzan la misma T se dice que los cuerpos se encuentran en EQUILIBRIO TÉRMICO (Ley Cero de la termodinámica).

B

A

C

Si A está en equilibrio térmico con B y C, implica que B y C TAMBIÉN están en equilibrio térmico

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MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA

Basado en la LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA, de puede diseñar un dispositivo que permita las medición de T.

En la ESCALA CELSIUS O CENTÍGRADA se escogió el punto de fusión (0 °C) y ebullición (100 °C) de agua pura a 1 atm, como referencia. Así se define una escala de temperatura arbitraria que sirve para comparar el contenido calórico de diferentes cuerpos.

0 °C

100 °CLiquido con coeficiente de dilatación térmica lineal con la temperaturaEj: Hg.

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LEY DE BOYLE (p vs V, a T, n = cte)

V2

p2

V3

p3

p1

V1

pistón móvil

V4

p4

ISOTERMAS

Aumento de T

Pre

sión

, p

Volumen, V

ó 1

Vcte

pV

p =∝

Extrapolación

Aumento de T

Pre

sión

, p1/ VU

NID

AD

1: E

l Est

ado

Gas

eoso

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LEY DE CHARLES (V vs T, a p, n = cte)

p1

T1 , V1

pistón móvil

)C 273( ó °+×=∝ TcteVTVp1

pistón móvil

T2 , V2

0-273 °C

ISOBARAS

Extrapolación

Disminución de p

Vol

umen

, V

Temperatura, T (°C)

Independientemente de la presión y la sustancia gaseosa, todas las extrapolaciones a V = 0 coincide con -273 °C �

����������� ���� +°=��

Escala ABSOLUTA DE TEMPERATURA (KELVIN)

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LEY DE GAY-LUSSAC (p vs T, a V, n = cte)

p1

T1 , V=cte

pistón móvil

)( ó KTctepTp °×=∝

p2

T2 , V=cte

pistón móvil

0-273 °C

ISOCORAS

Extrapolación

Aumento de V

Pre

sión

, p

Temperatura, T (°C)

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p1

T =cten1, V1

pistón móvil

nVV m ×=

LEY DE AVOGADRO (V vs n, a p, T = cte)

Vm

00

ExtrapolaciónVol

umen

, V

n° moles, n

Vm = Volumen Molar del gas: 22.4 L/molp = 1 atm, T = 273 K

p1

pistón móvil

T =cten1, V1

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LEY COMBINADA DE LOS GASES

nTctepV ×=

De la observación empírica de las leyes anteriores se deduce que:

Experimentalmente se encontró que la cte de proporcionalidad es la misma, independientemente de la NATURALEZA del gas :

nRTpV =

R es la cte universal de los gases (no depende de la naturaleza del gas)

R8.314 J K-1mol-10.08206 L atm K-1mol-162.364 L Torr K-1mol-11.987 cal K-1mol-1

Un gas que obedece EXACTAMENTE la ecuación combinada se dice que es un GAS PERFECTO o IDEAL

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MEZCLAS DE GASES: LEY DE DALTON

pA

pB

+

pT = pA + pB

=

�� ==i

i

iiT V

RTnpp

pi = presión parcial

TiiT

i

T

ii pxp

TRV

VTR

pp

nn

x =�==

xi = fracción molar

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GASES IDEALES Y REALES

V

T

VL

VS

TebTfu

Extrapolación de comportamiento de gas ideal

p1

pistón móvil

p, n =cteT1, V1

GAS

p1

p, n =cteT2, V2

LIQUIDO

p1

p, n =cteT3, V3

SOLIDO

No hay sustancia alguna que se comporte como gas idealen TODAS LAS CONDICIONES de p y T.

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GASES IDEALES Y REALES

Moléculas o átomos gaseosos que poseen bajo peso molecular y poca reactividad química tienden a comportarse como GASES IDEALES en un amplio rango de T y p. Ej: H2, N2, Ar, Xe

En cambio, átomos o moléculas gaseosas con alto peso molecular, alta reactividad química o facilidad para interacciones moleculares (ej. puente hidrógeno, interacción dipolo-dipolo, etc.) tienden a comportarse como GASES IDEALES SOLO EN CONDICIONES DE BAJA PRESIÓN Y ALTA TEMPERATURA. Ej: H2O, NH3, C6H6

H—O—H

PuenteHidrógeno

C6H6

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GASES IDEALES Y REALES

Comportamiento de GAS IDEAL

Vale: pV = nRT

Moléculas con mayor energía cinética.

No hay interacción molecular

Comportamiento de GAS REAL

NO Vale: pV = nRT

Moléculas con menor energía cinética.

Hay interacción molecular

Mayor T ó baja pó alto V

Menor Tó alta pó bajo V

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