TEORÍA CINÉTICA, LEYES Y PROBLEMAS DE GASES. Lic Javier Cucaita

Teoría cinética de los gases, leyes y problemas de los gases.

1. TEORÍA CINÉTICA
1° POSTULADO: La materia esta
formada por partícula s(átomos,
moléculas o iones) que se
mueven dependiendo de su
estado de agregación de la
materia en que se encuentren.

2. TEORIA CINÉTICA
2° POSTULADO: ESTÁN EN
CONTINUO MOVIMIENTO
ALEATORIO. EN LOS SÓLIDOS Y
LÍQUIDOS LOS MOVIMIENTOS
ESTÁN LIMITADOS POR LAS
FUERZAS COHESIVAS, LAS
CUALES HAY QUE VENCER PARA
FUNDIR UN SÓLIDO Ó EVAPORAR
UN LÍQUIDO.

3. TEORÍA CINÉTICA
3° POSTULADO: La energía
depende de la temperatura. A
mayor temperatura más
movimiento y mayor energía
cinética

4. CARACTERÍSTICAS DEL
ESTADO GASEOSO
En el gas las partículas no tienen
orden alguno, al desplazarse
libremente, lo cual se debe a la
mínima fuerza de
atracción(cohesión), y a la vez a la
máxima fuerza de repulsión que
existen entre ellas. Los gases no
tienen forma ni volumen definidos.

5. CARACTERÍSTICAS DEL
ESTADO GASEOSO
Los gases no tienen forma
ni volumen definidos. se
difunden y se mezclan con
facilidad, son elásticos y
se dejan comprimir

6. PROPIEDADES
DE
LOS
GASES

7. COMPRESIBILIDAD
Es la disminución del
volumen de un gas al
someterlo a una presión
determinada debido al gran
espacio que existe entre sus
moléculas.

8. DIFUSIÓN
Es la dispersión gradual
de un gas entre otro, en
donde las partículas de
una sustancia se
esparcen por la región
ocupada por otras
partículas, colisionando
y moviéndose.

9. EXPANSIÓN
Es la propiedad que tienen
los gases de ocupar todo el
espacio disponible. Estos se
expanden en mayor escala
cuando se aumenta la
rapidez de sus partículas, lo
cual se logra aumentando la
temperatura.

10. ELASTICIDAD
Es la capacidad que
poseen los gases de
recuperar sus
dimensiones originales
cuando cesa la fuerza
que los comprime.

11. EFUSIÓN
Propiedad por la cual las
partículas de los gases
tienden a escapar del
recipiente donde se
encuentren por cualquier
orificio que este contenga.

12. TEORIA CINÉTICA DE LOS
GASES IDEALES
•un gas está formado por un gran número de
partículas que se mueven continuamente al azar y
en línea recta, chocando entre sí o contra las
paredes del recipiente que lo contiene. este estado
de continuo movimiento se llama agitación
térmica.
•el volumen total ocupado por las moléculas de un
gas es mínimo frente al volumen del recipiente.

13. TEORIA CINÉTICA DE LOS GASES
IDEALES
•las fuerzas de atracción entre las moléculas
de un gas son despreciables.
•todo gas ejerce presión sobre las paredes del
recipiente que lo contiene, debido a los
choques elásticos de las partículas, sin
perder energía en las colisiones.
•la energía cinética de las moléculas de un gas
es proporcional a la temperatura del gas.

14. VARIABLE DE ESTADO
Es una magnitud física macroscópica
que caracteriza el estado de un sistema
en equilibrio. en el caso e los gases
son el volumen , la temperatura y la
presión.

15. VOLUMEN
Es el espacio que ocupa
el gas en un lugar
específico. al poseer
volumen también posee
masa. unidades de
medida: litros y mililitros.

16. TEMPERATURA
Al aumentar la temperatura,
las partículas de la materia
se mueven más rápido y por
tanto, aumenta la fuerza de
repulsión entre ellas.
Unidades de medida °C,°K,°F

17. PRESIÓN
Al aumentar la presión
las partículas de la
materia se acercan y
aumentan las fuerzas de
cohesión entre ellas.
Unidades de medida:
mmHg, Torr, atm

18. TERMODINÁMICA
Es la rama de la física que estudia el
calor y sus transformaciones de
energía mecánica. al usar una
sustancia que puede ser un gas, un
líquido o una mezcla de ambos.

19. MAGNITUD MEDIDA EQUIVALENCIA
VOLUMEN
TEMPERATURA
PRESIÓN
Litros
Centígrados
Kelvin
Fahrenheit
Atm, mmHg
Torr, Pa.
1 litro= 1000 ml
1 ml = 1 cm
3
1m = 1000L
0°C =273°K =32°F
1atm= 760 mmHg
1atm= 760 torr
1 atm= 101.325 Pa

20. CONVERSIONES DE
TEMPERATURA

21. CONVERSIONES DE
TEMPERATURA

22. CONVERSIÓN DE
TEMPERATURAS

23. EJERCICIOS
1. convertir 80°F a °C
2. De la respuesta anterior tomar °K y
convertir a °F
3. Convertir 3.15 atm a mmHg
4 Convertir 2.3m
3
a L

24. LEYES
DE LOS GASES
(°K, atm, L)

25. LEY DE BOYLE
Establece que “la presión de un gas en
un recipiente cerrado es inversamente
proporcional al volumen del recipiente,
cuando la temperatura es constante”.

26. APLICACIONES DE LA LEY DE
BOYLE

27. EJERCICIO LEY DE BOYLE
Un globo de 10.000 mililitros contiene helio a una presión de 65
mmHg.¿ Cuál es la nueva presión, si el volumen aumenta a 25 litros?
Datos:V
1
=10.000ml P
1
=65mmHg V
2
=25L P
2
=?
Equivalencias: 1000ml=1L 1 atm=760 mmHg
Conversiones:
De ml a L: 1.000ml He 1L He
10.000ml He XL He

X = 10.000ml He x 1L He = 10 L He
1.000ml He

28. Conversión de mmHg a atm:
760 mmHg 1atm
65 mmHg X
X= 65 mmHg x 1 atm
760 mmHg = 0,085 atm
Fórmula:
Reordenando la fórmula: P
2
= P
1
.V
1
V
2

29. Sustituyendo valores:
P
2
= ( 0,085 atm x 10 L)
25L
P
2
= 0,034 atm
Respuesta: La nueva presión cuando el volumen
aumenta a 25 litros es 0,034 atm.

30. RESOLVER
Se tiene un volumen de 40 cm3 de oxígeno a
una presión de 380 torr. ¿qué volumen
ocupará a una presión de 760 mm de Hg, si la
temperatura permanece constante ?

31. LEY DE CHARLES
“EL VOLUMEN DE UN GAS A PRESIÓN CONSTANTE
ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA
TEMPERATURA KELVIN”.
0°C = 273°K

32. APLICACIÓN DE LA LEY DE
CHARLES

33. EJERCICIO LEY DE
CHARLES
Una muestra de neón tiene, en un inicio, un
volumen 2.5L a 12°C. ¿ qué temperatura final
tendrá el gas si el volumen aumenta a 7.5L ?
Datos: V
1
= 2.5 L T
1
= 15°C V
2
= 7.5 L T
2
= ?
Equivalencia: 0°C = 273K
Conversión: T1= 12°C + 273= 285 K

34. Fórmula:
Reordenando la fórmula: T
2 = V
2 .
T
1
V
1
Sustituyendo valores: T
2
= (7.5L x 285K )
2.5L
T
2 = 855 K
Respuesta: Cuando el volumen aumenta a 7.5L, la
temperatura aumenta a 855 K

35. RESOLVER
Se tiene un gas ideal en un recipiente de 700
Cm
3
a 5°C y calentamos el gas a presión
constante hasta 27°C. cuál será el nuevo
volumen del gas ?

36. LEY DE GAY LUSSAC
Establece que “la presión de un gas, es
directamente proporcional a su
temperatura, si el volumen es fijo”.

37. APLICACIONES DE LA LEY DE GAY LUSSAC

38. EJERCICIO DE GAY-LUSSAC
Un gas con una presión inicial de 1.2º atm a 75°C,
logra enfriarse a -22°C. ¿cuál será su presión
final?
Datos:P
1
= 1.2 atm T
1
= 75°C T
2
= -22°C P
2
= ?
Equivalencias: 0°C= 273°K

39. Conversión:T
1
=75°C +273=348 K T
2
=-22°C+273= 251 K
Fórmula:
Reordenando la fórmula: P
2
= P
1
.

T
2
T
1
Sustituyendo valores:
P
2
= 1.2 atm X 251 K = 0.86 atm
348K

40. RESOLVER
Se calienta aire en un cilindro de acero de
volumen constante de 20 °C a 60°C. si la
presión inicial es de 2280 torr ¿cual es su
presión final?

41. LEY GENERAL DE LOS GASES
Para una masa determinada de cualquier
gas, el producto de la presión por el
volumen, dividido por su temperatura es
una constante.

42. EJERCICIO LEY GENERAL DE LOS
GASES
Una burbuja de 2.5 ml, se libera del tanque
de aire de un buzo a una presión de 4 atm y
una temperatura de 11°C. ¿cuál será el
volumen de la burbuja, cuando llega a la
superficie del océano, donde la presión es de
1 atm y la temperatura es 18°C?

43. Datos: P
1
= 4 atm T
1
= 11°C V1= 2.5ml
P
2
= 1atm T
2
= 18°C V2= ?
Conversión: T
1
= 11°C + 273= 284K
T
2
= 18°C + 273 = 291 K
V
1
= 1.000 ml 1L
2.5ml XL

44. V1= 2.5ml x 1L = 0,0025L
1000 ml
Fórmula:
Reordenar la fórmula:
V
2 = V
1 x P
1 x T
2 / P
2 x T
1

45. EJERCICIO LEY GENERAL DE LOS
GASES
Sustituyendo valores:
V
2
= 0.0025L X 4 atm X 291 K
1 atm X 284 K
V
2
= 0.01L
Respuesta: Cuando la presión es de 1 atm y la
temperatura es 18°C, el nuevo volumen es 0.01L

46. 1. EJERCICIOS DE GASES
Una muestra de gas tiene un volumen
de 400 cm3 a 20°C y 720 mmHg de
presión. Calcular el volumen del gas
si la temperatura se aumenta a 44°C y
la presión a 780 mm Hg.

47. 2. EJERCICIO
Cierta masa de nitrógeno ocupa un volumen de 10L a
1 atm de presión y 27°C de temperatura. ¿qué
volumen ocupará la misma masa de gas si las
condiciones cambian a 2 atm y 270°C?¿cuál sería la
presión del gas si las condiciones finales de
volumen y temperatura fueran de 20L y 27°C?

48. LEY DE DALTON O DE
PROPORCIONES PARCIALES
“A temperatura y volúmenes constantes, la
presión total de una mezcla de gases es igual a
la suma de las presiones parciales ejercida por
cada gas”.
PRESIÓN TOTAL(PT)= P1 +P2 + P3 + P4 + …
+ Pn

49. EJERCICIO LEY DE
DALTON
PT= P NH
3
+ P CO
2
+ P N
2
+ P O
2
PT= 250torr + 300torr + 250torr + 380torr
PT= 1180 torr
EQUIVALENCIA= 760 torr = 1 atm
CONVERSIÓN= 1180 torr X
X = 1 atm * 1180 torr X = 1,55 atm
760 torr

50. EJERCICIO LEY DE DALTON
Un recipiente de 5 litros a una temperatura de 27
°C contiene una mezcla de gases formadas por
amoniaco(NH
3
), gas carbónico(CO
2
), nitrógeno
(N
2
) y oxígeno(O
2
), cada uno ejerce una presión
parcial de 250torr, 300torr, 250torr y 380torr,
respectivamente. Calcula la presión total
ejercida por la mezcla de gas.

51. PRINCIPIO DE AVOGADRO
volúmenes iguales de todos los gases medidos a
las mismas condiciones de temperatura y presión
contiene el mismo número de moléculas.
Condiciones normales de una mol de gas:
Temperatura 273K
Presión 1 atmósfera
Volumen 22,4 litros

52. ECUACIÓN DE ESTADO O LEY
GENERAL DEL GAS IDEAL

Es la relación de las variables : número
de moles (n), con la presión (P), el volumen (V)
la temperatura (T) constante (R).

53. ECUACIÓN DE ESTADO
1mol de gas (M) gr N = W gr x 1mol = W
(n) moles de gas (W) gr M gr/mol M

PV= W R T PM= W R T PM= dRT M= DRT
M V P

54. EJERCICIO GAS IDEAL
¿Cuál es la presión en atmósferas , de
0.035 moles de N
2
O a 22 °C en un
recipiente en 5 litros?
Datos: n= 0.035 moles T= 22°C V= 5L P= ?
R=
Conversión: T
1= 22°C + 273= 295K

55. EJERCICIO GAS IDEAL
Fórmula: PV = nRT
Reordenando la fórmula: P = nRT/V
P= 0.035moles x 0.082 L. atm/mol.K x 295K
5 L
P= 0.17 atm

56. EJERCICIO DE GAS IDEAL
La densidad de un gas a 640 mmhg y 27°c es
2,68gr/l ¿cuál es su masa molecular?
Datos: atm=640 mmhg t=27°c d= 2,68gr/l m= ?
Equivalencias: 1atm= 760 mmhg 0°c=273k
Conversiones: 27°c + 273= 300 k

57. Conversión de mmHg a atm:

760 mmHg 1atm
640 mmHg X
X= 640 mmHg x 1 atm / 760 mmHg = 0,84 atm
CONVERSIÓN DE LA FÓRMULA:
PV= W R T PM= W R T PM= dRT M= dRT
M V P

58. 2,68 gr/L X X 300 K
M=
0,84 atm
M= 78,48 gr/mol

59. 3. EJERCICIO
Si se introducen 0,5 moles de
nitrógeno gaseoso (N
2
) y 0,3
moles de helio gaseoso (He) en
un recipiente de 2L a 27°C¿Cuál
es la presión total de la mezcla?

60. 4. EJERCICIO DE ECUACIÓN DE
ESTADO
Determina la masa molecular de un
gas, si 600 ml a 30°C y 0,8 atm tienen
una masa de 0,6gr.

61. DIFUSIÓN
es el proceso por el cual una
sustancia en forma gradual y
uniforme se dispersa a través de
un espacio dado, debido al
movimiento de sus moléculas. la
velocidad con la que un gas se
difunde no es igual en todos los
casos, cuanto más ligeras sean
sus moléculas, más veloces
serán en su movimiento.

62. DIFUSIÓN DE GASES: LEY DE GRAHAM
“ las velocidades de difusión de los gases son
inversamente proporcionales a la raíz
cuadrada de la masa molecular de los gases”

63. EJERCICIO LEY DE GRAHAM
¿Cuál de los gases amoniaco (NH
3
), cuya masa
molecular es 17 g/mol, o el cloro (Cl
2
), cuya
masa molecular es 71,0 g/mol, se difunden más
rápidamente? ¿En que relación están sus
velocidades de difusión?
Fórmula:

64. EJERCICIO LEY DE GRAHAM
V NH3 M Cl2 71,0 g/mol
VCl2 M NH3 17 g/mol 4,17
Respuesta: mayor rapidez de difusión del amoniaco
velocidad de difusión es 4,17 veces mayor que la del cloro

65. EJERCICIOS DE APLICACIÓN
1. Una masa de gas nitrógeno ocupa un
volumen de 4 litros a presión de 720 torr
¿que volumen ocupará esta misma masa
de gas a una presión de 760 torr,
suponiendo que la temperatura se
mantiene constante?

66. 5. EJERCICIOS DE APLICACIÓN
2.La temperatura de un litro de gas a
condiciones normales de presión cambia a
220°c, mientras que su volumen es constante.
calcula la presión a la que es sometido el gas.
volumen= 1L P= 1 atm T= 273k

67. EJERCICIOS DE APLICACIÓN
Un globo se llena con 3 litros de helio
a 22°c y 1 atm de presión ¿cuál será
el volumen del globo si la temperatura
se eleva a 45 °C y la presión de
mantiene constante?

68. EJERCICIOS DE APLICACIÓN
Determina la presión de 2 moles
de oxígeno que se encuentra en
un recipiente de 5 litros, a una
temperatura de 25°C y a una
presión de una atmósfera.

69. EJERCICIOS DE APLICACIÓN
En un recipiente de émbolo móvil se
tiene un gas que ocupa 1,2L cuando su
temperatura es de 90°C. ¿Cuál será la
temperatura del gas si el embolo ha
descendido hasta dejar que el volumen
del interior del cilindro sea de 750 cm
3
?

70. TAREA
1 Se infla un globo con 1500 mililitros de helio a
560 mmHg. si el globo se eleva hasta alcanzar
una altura donde la presión es de 320 torr. ¿cuál
será el nuevo volumen del globo?
2 Un globo se infla con 1500 mililitros de aire a
una temperatura de 62,6 °f si el globo se
introduce dentro de un refrigerador, a una
temperatura de -3 °c ¿Cuál será el volumen del
globo al sacarlo del refrigerador, si la presión
permanece constante?

71. 3 si la presión de una mezcla gaseosa se
eleva desde 380 mmHg hasta 1520 torr,
siendo la temperatura inicial de 17 °c, ¿cuál
será la temperatura final si no hay variación
de volumen?
4 ¿qué sucede con la energía cinética del gas
, con la fuerza de cohesión y la fuerza de
repulsión en cada ejercicio ?