¿Qué son los gases reales?
Son los que se encuentran en la naturales, a cualquier
presión, temperatura y ocupan el volumen total del
recipiente que los contiene y que no cumplen con las
leyes experimentales.
¿Qué se entiende por un gas ideal?
Los gases que se comportan de acuerdo a las leyes de
Boyle, Gay-Lussac y Avogadro se denominan gases
ideales, y de la ecuación de estado.
¿En qué condiciones los gases reales se comportan como
un gas ideal?
Son aquellos gases reales que son sometidos a pequeñas
presiones y altas temperaturas, se comportan como un gas
ideal
¿Cuáles son las cantidades que determinan el estado de un gas?.
PRESIÓN
TEMPERATURA
VOLUMEN
MASA
¿Qué significa decir que un gas sufrió una transformación?
Significa que una de las cantidades permanecen constante y las
otras dos varían, la masa siempre va a permanecer constante
Es decir
Si la temperatura es constante las que van a variar es el volumen y
la presión transformación Isotérmica
Si la presión es constante van a variar el volumen y la temperatura
transformación isobárica
Considere la transformación isotérmica que se indica en la
figura. de las cantidades p , V m y T
La masa de una cierta cantidad de un gas en el
interior de un recipiente permanece constante, que
la presión aumenta, al aumentar la altura de la
columna de Hg, y que el volumen disminuye al
aumentar la presión, también que la temperatura
permanece constante al hacer variar la presión en
forma muy lente
Masa constante
Temperatura constante
Presión aumenta
Volumen disminuye
Cierta masa de gas ideal sufre una transformación isotérmica.
Recordando la ley de Boyle, complete la tabla de este ejercicio.
Estado
I
II
III
IV
P(Pascal)
1 * 0,50
0,5 * 2 =1,0
0,5 * 3 =1,5
0,5 * 4 = 2,0
V litros
12
12 / 2 = 6
12 / 3 = 4
12 / 4 = 3
pV (Pcal * litros)
0,50 * 12 = 6
1*6=6
1,5 * 4 = 6
2*3=6
Según la Ley de Boyle:
Si la presión se duplica, el volumen se divide en 2
Si la presión se triplica el volumen se divide en 3
Si la presión se cuadruplica en volumen se divide en 4
p1 * V1 = 0,50 * 12 = 6
p2 * V2 = 1 * 6 = 6
p3 * V3 = 1,5 * 4 = 6
p4 * V4 = 2 * 3 = 6
12 / 2 = 6
12 / 3 = 4
12 / 4 = 3
Con los datos de la tabla del ejercicio anterior, trace el diagrama p x V
P (Pascal
P
V
Pascal litros
0,50
1,0
1,5
2,0
12
6
4
3
2
1,5
1
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
V (litros)
¿Cómo se denomina la curva hiperbólica obtenida?
Isoterma de un gas ideal
Suponga que el gas del ejercicio 4, en el estado I tiene una
densidad de 2,0 gramo/litro. Calcule los valores de su densidad
en los estados II, III Y IV
Aplicando la Ley de Boyle, para un determinado valor de ρ,
permite deducir que:
Al duplicar p
V queda dividido entre 2
ƿ se duplica
Al triplicar p
V queda dividido entre 3
ƿ se triplica
Al cuadruplicar p V queda dividido entre 4 ƿ se cuadruplica.
ƿαp
p2 / p1 = ρ
Estado
p (Pascal)
I
II
III
IV
0,50
1,0
1,5
2,0
ρ
gramo/litro
0,5 / 0,5 = 1 2 * 1 = 2
1 / 0,5 = 2
2*2=4
1,5 / 0,5 = 3 2 * 3 = 6
2 / 0,5 = 4
2*4=8
p2 / p1
Considere la transformación isobárica que se muestra en la
figura. De las magnitudes p, V, m y T.
¿Cuáles permanecen constantes?
La presión y la masa permanecen constantes
¿Cuáles varían?
El volumen aumenta al aumentar la temperatura
Se tienen dos bloques sólidos, uno de aluminio y otro de cobre, ambos
con volumen de 500 Cm3, a la temperatura de 20ºC. calentando los dos
bloque a presión constante hasta los 200ºC, ¿Cuál de ellos tendrá
mayor volumen lineal observa la tabla?
Coeficiente de
dilatación lineal
Sustancia
α(ºC-1)
Aluminio 23 x 10-6
Cobre
17 x 10-6
V1 = 500 Cm3
T = 20ºC
T = 200ºC
Al duplicar T, se duplica V y ρ queda dividida entre 2
Al triplicar T, se triplica V y ρ queda dividida entre 3
Al cuadriplicar T, se cuadruplica V y ρ queda dividida entre 4
T2 / T1 = 200 / 20 = 10
ρAl 2 = 10 * 23 x 10-6 = 2,3 x 10-6
ρ 2 = 10 x ρ1
ρCu2 = 10 * 17 x 10-6 = 1,7 x 10-6
Por lo que se dilata más el Aluminio, al aumentar la temperatura
Se tienen dos recipientes (provistos de émbolos que se pueden
desplazar libremente), uno de los cuales contiene gas O2 y el otro, gas
N2, y cada uno ocupa un volumen de 500 Cm3 a 20ºC. al calentar
ambos gases a presión constante hasta 200ºC, ¿cuál tendrá el mayor
volumen final?.
V1 = 500 Cm3
T = 20ºC = 20 + 273 = 293ºK
T = 200ºC = 200 + 273 = 473ºK
Al duplicar T, se duplica V y ρ queda dividida entre 2
Al triplicar T, se triplica V y ρ queda dividida entre 3
Al cuadruplicar T, se cuadruplica V y ρ queda dividida entre 4
V2 / V1 = T2 / T1
V2 = V1 * T2 / T1
V2 = 473 * 500 / 293 = 807,16 Cm3
Ambos tienen el mismo volumen lineal
Cierta masa de gas ideal sufre una transformación isobárica. Recordando
los resultados de los experimentos de Gay-Lussac, complete la tabla de
este ejercicio.
T (ºK) Temperatura Absoluta en grados Kelvin
t (ºC) temperatura inicial en grados Celsius
Transformación de grados Celsius a grados Kelvin T(ºK) = T(ºC) + 273
Estado
I
II
III
IV
t(ºC)
-73
127
327
527
V2 = V1 * T2 / T1
T (K)
-73 + 273 = 200ºK
127 + 273 = 400ºK
327 + 273 = 600ºK
527 + 273 = 800ºK
V Cm3
150
150 * 400 / 200 = 300 Cm3
150 * 600 / 200 = 450 Cm3
150 * 800 / 200 = 600 Cm3
VII = 150 * 400 / 200 = 300 Cm3
VIII = 150 * 600 / 200 = 450 Cm3
VIV = 150 * 800 / 200 = 600 Cm3
Si se construyera un diagrama V x t con los datos del ejercicio anterior,
V Cm3
t(ºC)
-73
127
327
527
V Cm3
150
300
450
600
600
450
300
150
tºC
-127
0
127
227
327
427
527
¿Cuál sería su aspecto?
El resultado del Diagrama V x t es una recta que no pasa por el
origen, al existir un volumen inicial.
Usando la tabla del ejercicio anterior, construya el Diagrama V x T
V Cm3
T (K)
200ºK
400ºK
600ºK
800ºK
V Cm3
150
300
450
600
600
450
300
150
0
200
400
600
800
¿Qué tipo de grafica obtuvo?
El resultado del Diagrama V x T es una recta que pasa por el
origen
TºK
¿Esperaba obtener este tipo de gráfica V x T para una
transformación isobárica?
SI, debido a que el Volumen es directamente proporcional a la
Temperatura absoluta
VαT
Suponga que el gas del ejercicio 9, en el estado I, tiene una densidad
de. 6,0 gramo/litro Calcule su densidad en los estados II, III y IV.
Estado
I
II
III
IV
t(ºC)
-73
127
327
527
T (K)
ρ gramo/litro
6,0
-73 + 273 = 200ºK
127 + 273 = 400ºK
6/2=3
327 + 273 = 600ºK
6/3=2
527 + 273 = 800ºK
6 / 4 = 1,5
Al duplicar T, se duplica V y ρ queda dividida entre 2
Al triplicar T, se triplica V y ρ queda dividida entre 3
Al cuadriplicar T, se cuadruplica V y ρ queda dividida entre 4
Tres recipientes A, B, C, con volúmenes iguales, contienen
respectivamente, HCL, H2O y NH3, todas estas sus en estados
gaseoso y a la misma presión y temperatura. Suponga que el
recipiente A contiene 1,0 x 1024 moléculas de HCL.
¿Cuántas moléculas de vapor de H2O existen en B? y ¿Cuántas
de NH3 existen en C?
Según la Ley de Avogadro que nos indica de dos muestras de
gas que ocupan “volúmenes iguales , a una misma presión y
temperatura, tienen el mismo número de moléculas”
Por tanto en ambas muestras existen el mismo número de
moléculas que es de
1,0 x 1024 moléculas
¿Cuál es el número de átomos de H existentes en cada recipiente?
En el recipiente A que contiene HCL.
Para el HCL habría N átomos de H
1 molécula de H = 1,0 x 1024 átomos de H
Por lo que
1 * 1,0 x 1024
En el recipiente B que contiene H2O
Para el H2O habría 2N átomos de H
Por lo que
2* 1,0 x 1024 = 2,0 x 1024
En el recipiente C que contiene NH3
Para el NH3 habría 3N átomos de H
Por lo que
3* 1,0 x 1024 = 3,0 x 1024
¿Cuántos gramos de hidrógeno se obtendrán de la descomposición
de cada uno de esos gases?
(La masa de un átomo de H es 1,7 x 10-24 gramos)
En el recipiente A que contiene HCL.
Para el HCL habría N átomos de H
Por lo que la masa de H es
1,0 x 1024
1,7 x 1024 gramos
=
x=
1
x
1 * 1,7 x 1024 gramos
= 1,7 gramos
1,0 x 1024
En el recipiente B que contiene H2O
Para el H2O habría 2N átomos de H
La masa de un átomo de H es 1,7 x 10-24 gramos)
En el recipiente B que contiene H2O
Para el H2O habría 2N átomos de H
Por lo que la masa de H es
1,0 x 1024
1,7 x 1024 gramos
=
1
x
2 * 1,7 x 1024 gramos
x=
= 3,4 gramos
1,0 x 1024
En el recipiente C que contiene NH3
Para el NH3 habría 3N átomos de H
(La masa de un átomo de H es 1,7 x 10-24 gramos)
Para el NH3 habría 3N átomos de H
Por lo que la masa de H es
1,0 x 1024
1,7 x 1024 gramos
=
3
x
3 * 1,7 x 1024 gramos
x=
= 5,1 gramos
1,0 x 1024
Un estudiante de química informo a uno de sus compañeros
que para “matar” su sed tiene que beber 20 moles de agua.
¿Cuántos gramos de agua toma el estudiante? (Considere la
masa atómica del oxígeno igual a 16 uma y la del hidrogeno
igual a 1 uma) (uma = unidad de masa atómica)
1 uma = 1.67 · 10-27 kg
1.67 · 10-27 kg = 1.67 · 10-24 gr
Para el H2
1 mol de H = 2 gr
Por lo que en 20 moles de H = 40 gr
Para el O
1 mol de O2 = 32 gr
Pero tenemos
½ mol de O2 = 16 gr
Por lo que en 20 de O = 16 * 20 = 320 gr
Luego
La cantidad de H O que tomo el estudiante es
H O = 40gr + 320 gr = 360 gr
¿Cuántos moléculas de agua bebió el estudiante? (Considerando
el número de Avogadro igual a 6 x 1023)
1 mol = 6 x 1022 moléculas
En 20 moles hay
20 * 6 x 1023 = 1,2 x 1025 moléculas
Con base en las respuestas dadas en a y b. calcule la masa, en
gramos, de una molécula de agua
Si en
20 moles = 360 gr de H O
20 moles = 1,2 x 1025 moléculas
1,2 x 1025 moléculas
360 gr
=
x
1 molécula
360 gr * 1 molécula
= 3 x 10-23 gr
X=
1,2 x 1025 moléculas
Considere los gases contenidos en los recipientes A, B, C del
ejercicio 12
Coloque estos gases en orden creciente de su masa molecular.
NH3, = 5,1 gr
H2O = 3,4 gr
HCL = 1,7 gr
Por la tanto el orden creciente es NH3, H2O y HCL
Como ya se dijo, los tres gases tienen el mismo volumen,
la misma presión e igual temperatura. Cuando los gases
están en estas condiciones,
¿Cuál es la relación entre la densidad ρ y la masa
molecular M de cada uno?.
Según la Ley de Avogadro
La densidad es directamente proporcional a la masa
molecular
ραM
Considerando las respuestas dadas en a y b, coloque los
gases en orden creciente de sus densidades
Como ρ α M
Entonces el orden creciente de sus densidades es
NH3, H2O y HCL
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