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Leyes de los gases

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Clases Aula24LMS

on 27 November 2014

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Transcript of Leyes de los gases

Bienvenidos a una clase en línea de Aula24
Profesor Julio Rojas

Localización
México, D.F.
Antecedentes
Los gases se empezaron a estudiar desde la antigüedad por el hombre.
"Los

gases

son una colección de moléculas separadas en una forma amplia y con un movimiento constante caótico".
Introducción
Leyes empíricas de los gases
Avogadro
Boyle
Charles Gay-Lussac
Gases ideales
22.4 L
El volumen de un mol
de cualquier gas
El volumen de 1 mol de gas se representa como el volumen molar (Vm). Por lo tanto, la Ley de Avogadro se representa por la siguiente igualdad:

Vm = 22.4 l a PTE


Actividad 1
Sabemos que 3.50 L de un gas contienen 0.875 mol. Si aumentamos la cantidad de gas hasta 1.40 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? (a temperatura y presión constantes)


Ley Boyle y Mariotte
Ley de Boyle
Actividad 2


Solución

La presión se incrementó de 710 mmHg y la temperatura se mantuvo constante, por lo tanto, el volumen final será menor que el inicial.
Ordenando los datos:








Solución
P1= 30 kPa (1 atm / 101.3kPa) = 0.3 atm

500 mL= 0.5L.

P1V1= P2V2

P1= 0.3 atm

V1= 10 L

V2= 0.50 L

Despejamos P2 y sustituimos.

P2= P1 (V1/V2)

P2= 0.3 atm (10L / 0.50L)=
6 atm

Actividad 3
Cada cilindro contiene aproximadamente 12 kg de butano. Esa masa, a 1 atmósfera de presión ocuparía un volumen de... ¡4480 litros!
Imagina un cilindro de ese tamaño...

¿Qué pasaría?
Ley de Charles y Gay Lussac



Solución
Recordando que 0°C y la atmósfera de presión son PTE, la temperatura bajó de 300 K a 273 K, sin alterar la presión (presión constante), por lo tanto, el volumen final deberá ser menor. Ordenando los datos:











De la ecuación V1T2=V2T1 se despeja V2 para volumen final y se sustituyen los datos del problema.

V2= V1T2/T1= (15L)(273.15K)/300.15K=
13.65L

De la ecuación P1V1=P2.V2 se despeja V2 para el volumen final y se sustituye la información del problema.

V2= P1V1/P2= (710 mmHg)(75L)/ 760 mmHg=
70.065 L
Actividad 4
Actividad 5


Datos

T1= 20 º C +273= 293 K

P1= 585 mmHg

T2= 700 ºC + 273 = 973 K

P2= ?

Solución
P1/T1= P2/T2

Despejando

P2= P1(T2/T1)

P2= 585 mmHg (973 K/293 K)=
1943 mmHg
Aplicación de la Ley de Charles
Bolsas de aire
Otra aplicación de la Ley de Charles:
globo aerostático.
Leyes de los gases
La ecuación de la relación presión-temperatura si el volumen permanece constante, es:



P1/t1=P2/T2
Actividad 6


Solución
La temperatura aumentó de 300.15 K a 400.15K, sin modificar el volumen del gas, por lo tanto, la presión final deberá ser mayor que la presión inicial. Ordenando los datos:

De la ecuación P1T2=P2T1 se despeja P2 para la presión final y se sustituyen los datos del problema.

P2=P1T2/T1= (110mmHg)(400.15K)/300.15K=
146.6 mmHg

Ecuación combinada de las leyes de los gases.
Las leyes de Boyle, Charles y Gay Lussac se combinan para dar una expresión matemática:
Actividad 7


Solución
Ordenando los datos:

De la cual P1V1/T1=P2V2/T2 se despeja T2 para la temperatura final y se sustituyen los datos del problema.
T2=P2T1V2/P1V1= (1.31atm)(400L)(318.15K)/(2.5atm)(500L)=
133.36K
Ecuación de los gases ideales
Podemos expresar las leyes anteriores como una relación de proporcionalidad:

Ley de Boyle, Ley de Charles y Ley de Avogadro

Podemos combinar estas tres relaciones para obtener una ley más general de los gases:

V∝alfa nT/P

Si llamamos R a la constante de proporcionalidad, obtenemos:
V=R(nT/P) o PV=nRT
R
tendrá los siguientes valores, dependiendo de las unidades de presión, volumen y temperatura.

R=0.082 atm L/molK
R= 8.314 J/mol K
R= 1.987 cal/mol K
R=62 mmHg L/mol K
R= 82 atm cm3/mol K
R= 8.3145 Kpa dm3/mol K

Actividad 8


Solución
Ordenando los datos:

De la ecuación PV= nRT se despeja R y se sustituyen los datos del problema.

R=PV/nT= (1atm)(22.414L)/(1 mol)(273.15K)=
0.082057 atm L/mol K
Actividad 9


Solución
Ordenando los datos:
De la ecuación PV= nRT se despeja para el volumen y se sustituyen los datos del problema.

V= nRT/P= (1 mol)(0.082atm L/Kmol)(273.15K)/ 1 atm=
22.39 L
Actividad

Conclusión
Las aplicaciones para las leyes de los gases en la vida real son casi demasiadas para nombrarlas, de ahí su importancia.
¡Hasta la próxima clase!
No dudes en consultar al profesor Web.
Gracias...
6 .023
Solución: Usamos la ecuación de la ley de Avogadro :
V1.n2 = V2.n1

(3.50 L) (1.40 mol) = (V2) (0.875 mol)

Comprueba que si despejamos V2 obtenemos un valor de
5.60 L
Una muestra de gas ocupa un volumen de 75 litros a una presión de 710 mmHg y a 30°C de temperatura ¿Cuál será su volumen a 760 mmHg y a la misma temperatura?
Se desea comprimir 10 litros de oxígeno, a temperatura ambiente y una presión de 30 kPa, hasta un volumen de 500 mL. ¿Qué presión en atmósferas hay que aplicar?
Un gas ocupa un volumen de 15L a una atmósfera y 27°C. ¿Cuál es su volumen a condiciones estándar de presión y temperatura?
Una lata vacía de aerosol de 200 mL contiene gas a 585 mm de Hg y a 20 ºC ¿Cual es la presión que se genera en su interior cuando se incinera en una fogata a 700 º C?
Por ejemplo, una masa de neón, a volumen constante, tiene una presión de 110 mmHg a 27°C
¿Cuál será su presión si la temperatura se modifica a 127°C?
Cierto gas ocupa un volumen de 500 L a 2.5 atm y 45°C. ¿Cuál será la temperatura de éste cuando el volumen se modifica a 400 L y la presión a 1000 mmHg?
Si experimentalmente se ha encontrado que 1 mol de un gas ideal es condiciones PTE (presión y temperatura estándar) ocupa un volumen de 22.414 L, obtenga el valor de la constante universal de los gases.
Utilizando la ecuación del gas ideal, determine el volumen de un mol de cloro a PTE (presión y temperatura estándar).
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