Los gases ideales o perfectos estn formados por partculas de
tamao cero y sin interaccin alguna entre ellas.
Pueden ser considerados como ideales los gases que contienen
partculas con dimensiones despreciables frente a la distancia media
que las separa, y con una interaccin entre ellas muy pequea. Para
ellos los gases han de encontrarse en condiciones alejadas a las
de condensacin.
Ley de Avogadro
En determinadas condiciones de presin y temperatura,
el volumen que ocupa un gas es directamente
proporcional al nmero de moles del mismo:
V = K n
El conde Amadeo
Avogadro (1776 -
1856)
Fsico italiano. Fue
profesor de Fsica en la
universidad de Turn.
Ley de Boyle y Mariotte
A temperatura constante, la presin que ejerce una
determinada cantidad de gas es inversamente proporcional
al volumen que ocupa:
P = k / V
Si el gas pasa de un estado 1 a un estado 2 : P1 V1 = P2 V2
Ley de Boyle con un globo, agua y una botella de plstico
Robert Boyle (1627-1691)
Cientfico irlands. Lleg a ser
director de la Compaa de las
Indias Occidentales y fund el
Colegio Invisible, que acab
convirtindose en la Royal
Society de Londres, dedicada
al estudio de la naturaleza.
Edme Mariotte (1630-1684)
Abad francs, fue miembro
de la Acadmie de Sciences
de Pars y uno de los
pioneros en la medida de la
presin atmosfrica y en
hacer previsiones
meteorolgicas a partir de
ella. En 1676 public la
confirmacin experimental
de la ley de Boyle.
Ley de Charles
A presin constante, el volumen ocupado por una determinada
cantidad de gas es directamente proporcional a su
temperatura absoluta: V = k T
Si el gas pasa de un estado 1 a un estado 2 :
V1 = V2
T1 T2
Ley de Charles
A volumen constante, la presin ejercida por una
determinada cantidad de gas es directamente proporcional
a su temperatura absoluta: P = k T
Si el gas pasa de un estado 1 a un estado 2 :
P1 = P2
T1 T2
Ley de Gay-Lussac
Jacques Alexandre Csar
Charles (1746 - 1823)
Perfeccion los globos
aerostticos de los hermanos
Montgolfier llenndolos de
hidrgeno en lugar de usar aire
caliente. Descubri la ley de
variacin de la presin de los
gases a volumen constante, pero
no lleg a publicar su ley. S que
lo hizo en 1802, otro francs
tambin aficionado a la
aerosttica, Louis Joseph Gay-
Lussac (1778-1850).
El 21 de noviembre de 1783, los
hermanos
Montgolfier realizaron el primer
vuelo tripulado por humanos.
Volaron durante 25 minutos a una
altura de unos 100 metros sobre
Pars, logrando una distancia de
nueve kilmetros.
Jacques Alexandre Csar Charles cre un
globo inflado con hidrgeno, gas descubierto
por Henry Cavendish en 1766, que se obtena
al mezclar cido sulfrico con limaduras de
hierro y que era muy inflamable, lo que haca
bastante peligroso el artefacto.
El 27 de agosto de 1783, en Pars, el
Globe de Charles, construido con tela fina y
recubierta de goma para impedir que
escapase el gas, permaneci en el aire
durante 45 minutos y aterrizando a una
distancia de 25 kilmetros donde unos
aldeanos que creyeron que se trataba de un
ingenio del diablo lo destruyeron.
Louis Joseph Gay-Lussac (1778-1850)
Qumico y fsico francs conocido por sus
estudios sobre las propiedades fsicas de
los gases. Fue, desde 1808 hasta 1832,
profesor de fsica en la Sorbona.
En 1804 realiz una ascensin en globo
para estudiar el magnetismo terrestre y
observar la composicin y temperatura
del aire a diferentes altitudes.
En 1809 Gay-Lussac trabaj en la
preparacin del potasio y el boro e
investig las propiedades del cloro y del
cido cianhdrico. En 1831 fue elegido
miembro de la Cmara de los Diputados y
en 1839 del Senado.
Combinando las tres ecuaciones anteriores podemos obtener la
ecuacin general de los gases perfectos: P V = cte T
Si el gas pasa de un estado 1 a un estado 2:
Ecuacin general de los gases perfectos
Puesto que el valor de la constante es independiente de las condiciones de
presin y temperatura del gas, podemos calcularlo para 1 mol de gas en
condiciones normales (0C y 1 atm). Para ello tendremos en cuenta que en
dichas condiciones, un mol de cualquier gas ocupa 22,4 L. A dicha constante se
le llama constante de los gases perfectos y su valor es :
R = PoVo = 1 atm 22,4 L .mol -1
= 0,082 atm L mol-1 K-1 = 8,31 J mol
-1 K-1
To 273,15 K
Ecuacin de estado de los gases ideales
Si en lugar de un mol consideramos n moles, el volumen (en unas
condiciones dadas) y por tanto la constante es n veces mayor, con lo cual
la ecuacin general puede ser rescrita de la forma:
p V = n R T
Ley de Dalton (1801)
La presin total de una mezcla de
gases es igual a la suma de las
presiones parciales de los gases
constituyentes:
P total = p1 + p2 +..+ pn
Se entiende como presin parcial
de un gas en una mezcla la que
ste ejercera si ocupara, l solo, el
volumen que ocupa toda la mezcla
a la misma temperatura.
Presin parcial de un gas
Presiones parciales y fracciones molares
Supongamos una mezcla formada por n1 moles de un gas y n2 moles de otro, de
forma que la mezcla ocupa un volumen total V.
El primer gas ejercer una presin parcial p1 = n1 R T V
El segundo ejercer una presin parcial p2 = n2 R T V
La presin total de gas ser, segn la ley de Dalton:
ptotal = p1 + p2 = (n1 + n2) R T = n R T
V V
Vemos por tanto que p1 = n1 pt = X1 pt y p2 = n2 pt = X2 pt
n n
siendo X1 y X2 las fracciones molares de cada gas.
La toera cintico - molecular de los gases
Esta teora, desarrollada a finales del siglo XlX, se basa en los siguientes
postulados:
Los gases estn constituidos por partculas que ocupan un volumen muy
pequeo en relacin al volumen del recipiente. Las partculas estn por tanto
muy separadas entre s por lo que las fuerzas de atraccin entre ellas son
muy dbiles.
Las partculas estn en continuo movimiento catico, chocando entre s y
contra las paredes del recipiente que contiene el gas y ejercido presin
sobre l.
La Ec media de las partculas es directamente proporcional a la
temperatura absoluta del gas.
Esta teora justifica el comportamiento de los
gases ideales
Si, manteniendo la temperatura constante, comprimimos el gas, de manera
que su volumen disminuye, las partculas tienen menos espacio para
moverse, las colisiones se hacen ms frecuentes y la presin del gas
aumenta.
Si la temperatura de un gas permanece constante, la presin
aumenta al disminuir el volumen y viceversa.
Si manteniendo la presin externa constante, aumentamos la temperatura
del gas, las partculas se mueven ms rpidamente y golpean el mbolo
desplazndolo. Se produce as un aumento del volumen del gas.
Si la presin de un gas permanece constante, su volumen
aumenta al elevarse la temperatura.
Si, manteniendo constante el volumen del recipiente, calentamos el
gas, la velocidad de las partculas aumenta, las colisiones contra las
paredes se hacen ms frecuentes y fuertes y se eleva la presin del
gas, presin que puede medirse mediante un manmetro conectado
al recipiente.
Si el volumen de un gas permanece constante, la
presin se incrementa al aumentar la temperatura y
viceversa.
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