Leyes de los gases ideales

Presentación realizada para la materia de Laboratorio Experimental de Sistemas Mecatrónicos de la Licenciatura en Ingeniería en Mecatrónica de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla en el periodo de Primavera 2015, donde se abarcan las leyes de los gases ideales junto con ejemplos de las mismas y una pequeña biografía acerca de sus autores.

1. Leyes de los gases Presentan Carballo Valderrábano Karla Flores Hernández Karen Yomalli Mejía Rivera Jesús Gustavo Mota del Campo Luis Antonio Zambrano Saucedo Adán

2. Leyes generales de los gases ideales Leyes empíricas que relacionan las variables de estado P (presión), V (volumen) y T (temperatura absoluta) con la cantidad de gas. Las variables son dependientes entre sí. Un gas ideal es un gas hipotético formado por partículas puntuales sin repulsión o atracción entre ellas, de igual masa y choques perfectamente elásticos .

3. Robert Boyle Filósofo natural, químico, físico e inventor irlandés. teólogo cristiano ( 1627 - 1691) Primer químico moderno, fundador de la química moderna. The Sceptical Chymist (El químico escéptico) obra fundamental en la historia de la química. Hablaba latín, griego y francés. Estudió las paradojas de Galileo Galilei .

4. Ley de Boyle-Mariotte (Procesos isotérmicos) Para una cierta cantidad de gas a una temperatura constante, el volumen del gas es inversamente proporcional a la presión de dicho gas. k Donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.  

5. Ley de Boyle-Mariotte (Procesos isotérmicos) Si la presión en el gas aumenta , el volumen disminuye y viceversa. No es necesario conocer el valor exacto de la constante k para hacer uso de la ley. En el sistema isotérmico mostrado se mantiene constante la cantidad de gas en al recipiente. En el sistema debe de cumplirse la relación  

6. Ley de Boyle-Mariotte (Procesos isotérmicos) Para comprobar su teoría, Boyle desarrolla un experimento que consistía en introducir gas en un cilindro con un émbolo y medir los valores de presión al variar el volumen del gas bajando el émbolo.

7. Ley de Boyle-Mariotte (Procesos isotérmicos) Algunos de los resultados que Boyle obtuvo en el experimento fueron De esta manera se comprueba que al disminuir el volumen, la presión aumenta y que el producto de ambas variables permanece constante .

8. Ley de Boyle-Mariotte (Procesos isotérmicos) Un gas a 15 atm ocupa un volumen de 25 litros, ¿cuál es el volumen de este gas si la presión aumenta a 85 atm y la temperatura permanece constante. Primero analicemos los datos: De la ecuación despejamos : Sustituimos en la ecuación y tenemos:  

9. Jacques Alexandre César Charles Inventor , científico y matemático francés (1746 - 1823 ). Rompió el récord de globo aerostático, logró elevarse hasta una altura de 1.000 metros. Inventó varios dispositivos, entre ellos un densímetro (también llamado hidrómetro), aparato que mide la gravedad específica de los líquidos. Miembro de la  Académie des Sciences , instituto real de Francia . P rofesor de física hasta su muerte.

10. Ley de Charles (Proceso isobárico) Para una cierta cantidad de gas a una presión constante, el volumen del gas es directamente proporcional a la temperatura de dicho gas. k Donde k es constante si la presión y la masa del gas permanecen constantes.  

11. Leyes de Charles (Proceso isobárico) Un buen experimento para demostrar esta ley es el de calentar una lata con un poco de agua, al hervir el agua se sumerge en agua fría y su volumen cambia.

12. Leyes de Charles (Proceso isobárico) El volumen de una muestra de oxígeno es 2.5 litros a 50 °C. ¿Qué volumen ocupará el gas a 25°C, si la presión permanece constante ? De la ecuación Necesitamos saber el volumen final del oxígeno a 25°C, al realizarse el despeje de la variable que se necesita tenemos Se tiene la siguiente información sobre el gas V 1 = 2,5 L T 1 = 50 °C = 323 K T 2 = 25 °C = 298 K Sustituyendo estos valores  

13. Joseph Louis Gay-Lussac Químico y físico francés (1778 - 1850) Estudió la composición de las capas altas de la atmósfera y el magnetismo terrestre (dos ascensiones en globo hasta altitudes de 7.000 metros) Ley de los volúmenes de combinación: los volúmenes de los gases que intervienen en una reacción química están en la proporción de números enteros sencillos. Investigó junto con Alexander von Humboldt la composición del agua . Le dio el nombre al yodo, que en griego significa violeta. Estudió el ácido cianhídrico y el gas de hulla. Creó un procedimiento para la producción de ácido sulfúrico basado en el empleo de la torre de Gay-Lussac.

14. Ley de Charles y Gay-Lussac (Proceso isocórico ) Para una cierta cantidad de gas a un volumen constante, la presión del gas es directamente proporcional a la temperatura de dicho gas (Ley de Gay-Lussac). k Donde k es constante si el volumen y la masa del gas permanecen constantes.  

15. Ley de Charles y Gay-Lussac (Proceso isocórico )

16. Ley de Charles y Gay-Lussac (Proceso isocórico ) Un gas, a una temperatura de 35°C y una presión de 440 mm de Hg, se calienta hasta que su presión sea de 760 mm de Hg. Si el volumen permanece constante, ¿Cuál es la temperatura final del gas en °C?  Datos: Se usa la formula Despejando a  queda: Se sustituyen datos  

17. Principio de Avogadro Complementa las leyes de Boyle y las leyes de Charles y Gay-Lussac. En un proceso isobárico e isotérmico el volumen de cualquier gas es directamente proporcional al número de moles presentes. Donde n es el número de moles. De otra manera, se dice que el volumen que ocupa un mol de cualquier gas a temperatura y presión constante es siempre el mismo.  

18. Ecuación general de los gases ideales Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles n es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura . De esta manera se relacionan las leyes de Boyle-Mariotte y las de Charles y Gay-Lussac además de el principio de Avogadro.  

19. Ecuación de Estado La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es Donde P= Presión (atm) V= Volumen (L) n= Moles de gas R=Constante universal de los gases ideales (0.0821L*atm/mol*K) T=Temperatura absoluta (en K )  

20. Ecuación general de los gases perfectos o ideales Los volúmenes ocupados por una misma masa gaseosa son directamente proporcionales a las temperaturas correspondientes e inversamente proporcionales a las presiones soportables.

21. Ecuación de Van der Waals Haciendo una corrección a la ecuación de estado de un gas ideal, tomando en cuenta las fuerzas intermoleculares y volúmenes intermoleculares finitos, se obtiene la ecuación para gases reales Donde: P = Presión del gas V = Volumen del gas N = Moles de gas R = Constante Universal de los Gases Ideales T = Temperatura a y b son constantes determinadas por la naturaleza del gas con el fin de que haya la mayor congruencia posible entre la ecuación de los gases reales y el comportamiento observado experimentalmente