QUIMICA 11°2: LEYES DE LOS GASES

INTRODUCCIÓN

En este post hablaremos acerca de los estados de agregación junto con todos los aspectos que rodean a estos como lo es la temperatura, presión, volumen y cantidad de gas que se ven manifestados en las leyes de Boyle, Charles y Gases Ideales como es la relación entre todos estos. Ademas se desarrollaran algunos ejercicios de cada una de estas leyes.

OBJETIVOS

Reconocer toso los estados de agregación.
Identificar la diferencia entre volumen, presión y cantidad de gas.
Conocer y diferenciar cada una de las leyes de Boyle, Charles y Gases Ideales.

PROCEDIMIENTO

Para realizar el laboratorio virtual sobre la ley de boyle, charles y gases ideales entramos a la siguiente pagina http://www.educaplus.org/gases/ejer_gas_ideal.html que al entrar se ve de de esta manera.

Para desarrollar este laboratorio debemos entrar a conceptos, leyes y por ultimo a ejercicios como podemos ver en el siguiente vídeo.

MARCO TEÓRICO

Estados de Agregación

Cualquier sustancia dependiendo de las condiciones de presión y temperatura a la que esta sea sometida, puede tener diferentes fases conocidas como estados de agregación de la materia que se relacionan con las fuerzas de unión de las moléculas que constituyen la materia. Los estados de agregación son:

Solido: El esado sólido se caracteriza por tener una forma y volumen constantes esto se debe a que los átomos o moléculas están unidas por una fuerza de atracción por lo cual ocupan posiciones fijas. Las partículas es este estado solo pueden hacer un movimiento vibratorio a través de estas posiciones con una capacidad de movimiento limitada.
Liquido: El estado líquido al igual que los sólidos poseen un volumen constante pero la fuerza de atracción que mantiene unidas a las moléculas es menor que en los sólidos; gracias a esto sus partículas se pueden mover mas libremente pero aun así este movimiento se ve limitado por las otras moléculas que tienen alrededor. El numero de partículas por volumen en el solido es muy alto esto genera fricciones entre ellas esto explica que lo sólidos no tengan una forma fija y adapten la forma del recipiente que los contiene.
Gaseoso: Los gases no tienen forma fija y son fluidos al igual que los líquidos pero a diferencian de estos no tienen un volumen fijo. En un gas las moléculas se encuentran muy lejanas unas de otras ya que la fuerza de atracción entre estas es mínima y se mueven en todas direcciones con libertad absoluta.

El movimiento de las partículas de estos estados de agregación según su temperatura, volumen o presión lo podemos ver en el siguiente vídeo.

Temperatura

La temperatura es una medida de la energía cinética que mide el nivel térmico o calor que posee un cuerpo. Toda sustancia sin importar su estado de agregación esta compuesta por molécula que se encuentran en movimiento la suma de las energías de todas las moléculas del cuerpo se conoce como energía térmica; y la temperatura es la medida de esa energía promedio.

En la actualidad hay varias escalas para medir la temperatura; las más conocidas y utilizadas son las escalas Celsius (ºC), Kelvin (K) y Fahrenheit (ºF).

Celcius (°C): Es la unidad termométrica cuyo 0 se ubica 0,01 grados por debajo del punto triple del agua que es cuando se encuentran en equilibrio el estado liquido, solido y gaseoso en una sustancia y su intensidad calórica equivale a la del kelvin.
Kelvin (°K): Es la unidad fundamental de la temperatura; es la escala de temperatura absoluta. El término temperatura absoluta significa que el cero en la escala Kelvin, denotado 0 °K, es la temperatura teórica mas baja que puede obtenerse.
Fahrenheit (°F): es una escala de temperatura propuesta por Daniel Gabriel Fahrenheit en 1724 esta escala establece como las temperaturas de congelación y ebullición del agua, 32 °F y 212 °F.

Punto de fusión y ebullición del agua..

*Fusión: La fase líquida se encuentra en equilibrio con la fase sólida y la temperatura permanece constante.

Los valores otorgados a este punto en cada escala son:

Celsius: 0

Kelvin: 273.15

Fahrenheit: 32

*Ebullición: La fase líquida se encuentra en equilibrio con la fase gaseosa y la temperatura permanece constante.
Los valores otorgados a este punto en cada escala son:

Celsius: 100

Kelvin: 373.15

Fahrenheit: 212

Presión

La presión de un gas se origina por el choque por unidad de tiempo de sus moléculas con las paredes del recipiente que lo contiene. La presión aumenta cuando aumenta el numero de choques entre las moléculas y el recipiente., en física la presión es la relación existente entre la fuerza y la superficie donde esta se ejerce.

P=FS

Como la unidad de medida de la fuerza en el newton (N) y la de la superficie es el metro cuadrado (m²) la unidad de la presion seria (N/m²) llamada pascal (Pa).

1Pa=1Nm2

Existen otras unidades para medir la presión como lo es la atmósfera (atm) y el milímetro de mercurio (mmHg).

*Atmosfera (atm): Es una unidad de medida cualitativa que se define como la presión que ejerce la atmósfera terrestre a nivel del mar. Una atmósfera es equivalente a 101325 Pa (pascales) y es frecuente que 1 atm se refiera como el valor de presión general.

*Milimetro de Mercurio (mmHg): Representa una presión equivalente al peso de una columna de mercurio de 1 mm de altura.

Volumen

El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. Los gases ocupan el volumen total del recipiente que los contiene por lo tanto si el volumen del recipiente disminuye esto es equivalente a decir que el volumen del gas también lo ha hecho. Hay muchas unidades para medir el volumen pero las principales son el litro (L) y mililitro (mL).

Equivalencia: 1L = 1000 mL= 1000 cm³

Cantidad de Gas

La cantidad de gas se refiere al numero de moléculas que hay en un recipiente. La cantidad de gas es expresada en mol.

LEYES: Boyle-Charles-Gases Ideales

Ley de Boyle

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, siempre y cuando la temperatura sea constante; es decir que si la presión aumenta el volumen disminuye pero por el contrario si la presión disminuyes el volumen aumenta. Esto ocurre por que cuando el volumen de un gas aumento sus átomos tardan mas en chocar contra las paredes del recipiente por lo tanto la presión disminuirá ya que la presión se refiere ala frecuencia que ocurren los choques de los átomos contra el recipiente.

Otra manera diferente de expresar la ley de Boyle a la que aparece en el video es:

Ley de Charles

La ley de charles habla de la relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante; según Jack Charles cuando se aumenta la temperatura de un gas el volumen también lo hace mientras que si la temperatura disminuía el volumen del gas también disminuye. Esto se debe a que cuando aumentamos la temperatura de un gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en chocar con las paredes del recipiente.