Ley de gases y sus formulas, Diapositivas de Termodinámica

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Postulados de la Teoría cinética de los gases

• (^) Los gases están formados por partículas llamadas moléculas que están en movimiento rápido y desordenado y que se mueven a altas velocidades en línea recta
• (^) Al chocar con otras moléculas o con cualquier superficie, rebotan sin cambiar la velocidad, es decir, todas las colisiones son perfectamente elásticas.
• (^) Excepto a presiones muy altas, las moléculas están relativamente alejadas entre sí, y sus volúmenes son relativamente pequeños comparados con el volumen total del sistema.
• (^) Las moléculas no ejercen ninguna fuerza de atracción entre sí.
• (^) La presión del gas es el resultado de los impactos de las moléculas sobre las paredes del recipiente que lo contiene.

• (^) Ej. un globo, perfectamente elástico hasta su volumen de explosión de 1.68 dm3, se lleno al nivel del mar con 1 dm3 de un gas ideal ligero. ¿hasta que presión atmosférica puede elevarse antes de explotar? (suponer que no hay cambios de t°; la presión atm. a nivel del mar es de 101 kPa). R = 60.1 kPa

Ley de Charles

: si la P se mantiene cte, se cumple que “ el volumen de una muestra de gas es directamente proporcional a la temperatura” Con T en °Kelvin: V = kT : V1/V2 = T1 / T2 o V1/T1 = V2/ T

Ley de Gay-Lussac

: a V cte “ la presión de una muestra de un gas en un volumen constante, varía directamente proporcional a la temperatura” Con T en °Kelvin : P = KT P1 / T1 =P2 / T2 o P1 / P 2 = T1 / T

• (^) La presión de gas en un vaso de reacción de volumen fijo debe reducirse a 1kPa. La bomba de vacío disponible solo puede bajar la presión a 1.5 kPa a la temperatura de laboratorio que es de 17°C. ¿se podría obtener el vacío deseado enfriando el vaso a –25°C en una mezcla de sal-hielo? R=1. 28 Kpa.

Ley de gas ideal y de van der Waals

PV= nRT Ecuación de van der Waals: La ec de gas ideal no se aplica cundo hay presiones elevadas y a fenómenos críticos ni el proceso de licuefacción. Se deben aplicar correcciones tanto a P como a V. Considerando que en los gases reales: existen fuerzas de atracción , por lo que la velocidad de impacto es menor a la supuesta y la presión que ejerce realmente el gas es menor que el valor calculado, se usa el factor de corrección de an^2 /V^2 , donde n=no de moles, V = volumen y a = cte característica de ese gas (el factor de corrección para el volumen es de –nb, donde b = cte para ese gas y es el volumen efectivo de 1 mol de gas) (P + an^2 /V^2 ) ( V – nb ) = nRT GAS a B * 10- Atm / mol^2 / lt2(Lt/mol) H2 0.244 2. He 0.034 2. N2 1.39 3. CO2 3.59 4.

Ejemplo

Considerando que n= 1 mol de gas y simplificando: P = ( RT / V – b) - ( a / V^2 ) Ej. Calcula la presión en un sistema formado por 1 mol de CO2 en un V= 0.5lt a 50 °C a)usando ley de gases ideales (R= 0.0821lt atm / mol K) P = 53 atm b)usando ec van der Waals P = 43.6 atm

Factor de compresibilidad

El Factor de compresibilidad (Z) se define como la razón entre el volumen molar de un gas real ( real) y el correspondiente volumen de un gas ideal ( ideal), Y se utiliza para comparar el comportamiento de un gas real respecto al establecido por la ecuación de los Gases Ideales:

Factor Z

Factor de corrección para la ecuación de los gases ideales. Con base en esto se encuentra tres tipos de comportamiento distintos: a) Z = 1, comportamiento de Gas Ideal. (altas temperaturas y bajas presiones). b) Z > 1, gases como el Hidrógeno y Neón, difícilmente compresibles (altas temperaturas y presiones). c) Z < 1, gases como el O 2 , Argón y CH 4 , fácilmente compresibles (bajas temperaturas y altas presiones).