Captulo 19 Propiedades trmicas de la materiaPresentacin PowerPoint dePaul E. Tippens, Profesor de FsicaSouthern Polytechnic State University 2007

Objetivos: Despus de terminar esta unidad, deber:Escribir y aplicar relaciones entre presin, volumen, temperatura y cantidad de materia para gases ideales que experimentan cambios de estado.Escribir y aplicar la ley general de los gases para un estado particular de un gas ideal.Definir y aplicar conceptos que involucren masa molecular, moles y nmero de Avogadro.

Estado termodinmicoEl estado termodinmico de un gas se define con cuatro coordenadas:Presin absoluta, PTemperatura absoluta, TVolumen, VMasa m o cantidad de materia n

Leyes de gas entre estadosLas leyes de Boyle, de Charles y de Gay-Lusac se pueden combinar en una sola frmula para un gas ideal que cambia del estado 1 a otro estado 2.Cualquier factor que permanezca constante se eliminaEstado 1Estado 2

Ejemplo 1: La llanta de un automvil tiene una presin manomtrica de 28 psi en la maana a 20 0C. Despus de conducir durante horas la temperatura del aire interior de la llanta es de 30 0C. Cul ser la lectura manomtrica? (Suponga 1 atm = 14.7 psi.)T1 = 20 + 273 = 293 KT2 = 30 + 273 = 303 KPabs = Pmanom + 1 atm; P1 = 28 + 14.7 = 42.7 psi Mismo aire en llantas: m1 = m2Mismo volumen de aire: V1 = V2

Ejemplo 1: Cul ser la presin manomtrica? P2 = 44.2 psiLa presin manomtrica es 14.7 psi menos que este valor:P2 = 44.2 psi - 14.7 psi ;P2 = 29.5 psi

La composicin de la materiaCuando se trata con gases, es mucho ms conveniente trabajar con masas relativas de tomos.

Masas relativasPara entender escalas relativas, ignore los electrones y compare los tomos por el nmero total de partculas nucleares.

Masa atmicaLa masa atmica de un elemento es la masa de un tomo del elemento comparada con la masa de un tomo de carbono tomado como 12 unidades de masa atmica (u).

Masa molecularLa masa molecular M es la suma de las masas atmicas de todos los tomos que conforman la molcula.1 C = 1 x 12 u = 12 u2 O = 2 x 16 u = 32 uCO2 = 44 uLa molcula tiene un tomo de carbono y dos tomos de oxgeno

Definicin de molUn mol es aquella cantidad de una sustancia que contiene el mismo nmero de partculas que hay en 12 g de carbono 12. (6.023 x 1023 partculas)1 mol de carbono tiene una masa de 12 g1 mol de helio tiene una masa de 4 g1 mol de nen tiene una masa de 20 g1 mol de hidrgeno (H2) = 1 + 1 = 2 g1 mol de oxgeno (O2) es 16 + 16 = 32 g

Masa molecular en gramos/molLa unidad de masa molecular M es gramos por mol.Hidrgeno, H = 1.0 g/molHelio, He = 4.0 g/molCarbono, C = 12.0 g/molOxgeno, O = 16.0 g/mol H2 = 2.0 g/mol O2 = 16.0 g/mol H2O = 18.0 g/mol CO2 = 44.0 g/molCada mol tiene 6.23 x 1023 molculas

Moles y nmero de molculasEncontrar el nmero de moles n en un nmero dado N de molculas:Nmero de Avogadro: NA = 6.023 x 1023 partculas/molEjemplo 2: Cuntos moles de cualquier gas contendrn 20 x 1023 molculas?n = 3.32 mol

Moles y masa molecular MEncontrar el nmero de moles n en una masa dada m de una sustancia:La masa molecular M se expresa en gramos por mol.Ejemplo 3: Cuntas moles hay en 200 g de gas oxgeno O2? (M = 32 g/mol)n = 6.25 mol

Ejemplo 4: Cul es la masa de un slo tomo de boro (M = 11 g/mol)?Se proporcionan tanto un nmero N = 1 como una masa molecular M = 11 g/mol. Recuerde que:m = 1.83 x 10-23 g

Ley de gas idealAl sustituir moles n por masa m, se sabe que:En otras palabras, la razn PV/nT es una constante, y si se puede encontrar su valor, se puede trabajar con un slo estado.Dado que un mol de cualquier gas contiene el mismo nmero de molculas, tendr el mismo volumen para cualquier gas.

La constante universal de gas RLa constante universal de gas R se define del modo siguiente:Evale para un mol de gas a 1 atm, 273 K, 22.4 L.R = 8.314 J/molK

Ejemplo 5: Doscientos gramos de oxgeno (M = 32 g/mol) llenan un tanque de 2 L a una temperatura de 250C. Cul es la presin absoluta P del gas?T = 250 + 2730 = 298 KV = 2 L = 2 x 10-3 m3P = 7.74 MPa

Ejemplo 6: Cuntos gramos de gas nitrgeno (M = 28 g/mol) ocuparn un volumen de 2.4 m3 si la presin absoluta es 220 kPa y la temperatura es 300 K?m = 5930 g om = 5.93 kg

Resumen de frmulas

CONCLUSIN: Captulo 19Propiedades trmicas de la materia

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