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Estados de la Materia y Leyes de los Gases

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Magalis Clarke

on 30 March 2014

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Transcript of Estados de la Materia y Leyes de los Gases

Conceptos Previos
En la naturaleza, la materia se nos presenta en tres estados físicos diferentes:
Las partículas que constituyen un cuerpo sólido están tan próximas entre sí que por mucha fuerza que hagamos no las podemos acercar más; los sólidos son difíciles de comprimir, no cambian de volumen.
Propiedades de los Sólidos

Las partículas que constituyen los líquidos están más alejadas entre sí que en los sólidos, pero esta distancia no se puede hacer menor; por ello el volumen de un líquido no cambia, es decir, los líquidos tienen volumen constante.
Propiedades de los Líquidos
El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir , que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numero de moles ( n).
Propiedades de los Gases
La teoría cinética de los gases es una teoría física que explica el comportamiento y propiedades macroscópicas de los gases a partir de una descripción estadística de los procesos moleculares microscópicos. La teoría cinética se desarrolló con base en los estudios de físicos como Ludwig Boltzmann y James Clerk Maxwell a finales del siglo XIX.
Teoría Cinética de los Gases
Las variaciones que pueden experimentar el volumen (V) de una muestra de aire, por efecto de los cambios de presión (P) y temperatura (T), siguen el mismo patrón de comportamiento que todos los demás gases. Estos comportamientos se describen a través de las Leyes de los Gases.
Las Leyes que estudiaremos son las siguientes:
Leyes de los Gases
Como la cantidad de sustancia podría ser dada en masa en lugar de moles, a veces es útil una forma alternativa de la ley del gas ideal. El número de moles (n) es igual a la masa (m) dividido por la masa molar (MM):
Formas alternativas de la Ley de los Gases Ideales
Estados de la Materia y Leyes de los Gases
Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.
Dureza
La dureza es la resistencia que ofrece un sólido al ser rayado, el material más duro es el Diamante y uno de los más blandos es el yeso.
Fragilidad
Se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad de un material de fracturarse con escasa deformación.
Ductilidad
Es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material.
Maleabilidad
Es la propiedad de un material sólido de adquirir una deformación metálica mediante una compresión sin fracturarse. A diferencia de la ductilidad, que permite la obtención de hilos, la maleabilidad favorece la obtención de delgadas láminas de material.
Elasticidad
Es la tendencia de un sólido a recuperar su forma original tras ser sometido a una fuerza.
Flexibilidad
Resistencia
Capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo.
Es la capacidad que tienen algunos sólidos de deformarse permanentemente sin romperse.
Viscosidad
La viscosidad es la principal característica de la mayoría de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.
En los líquidos la viscosidad se relaciona con la fuerza de cohesión que existen entre las moléculas.
Tensión Superficial
La tensión superficial es el fenómeno en el cual la superficie de un liquido se comporta como una película fina elástica ,el liquido también presenta resistencia a aumentar su superficie .
Presión de los Gases
La presión de un gas, es el resultado de la fuerza ejercida por las partículas del gas al chocar contra las paredes del recipiente. La presión determina la dirección de flujo del gas. Se puede expresar en atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mmHg), pascales (Pa) o kilopascales (kpa). 1 atm = 760 mmHg. La presión que ejerce el aire sobre la superficie de la tierra se llama presión atmosférica y varía de acuerdo con la altura sobre el nivel del mar
Volumen en los Gases
Espacio en el cual se mueven sus moléculas. Esta dado por el volumen del recipiente que lo contiene, pues por lo general se desprecia el espacio ocupado por sus moléculas. Se expresa en metros cúbicos, centímetros cúbicos, litros ó mililitros.
Temperatura en los Gases
Es una propiedad que determina la dirección del flujo del calor y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío. La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.
La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.
Cantidades en los Gases
La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.
Densidad en los Gases
Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros
Ley de Avogadro
Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerda que la cantidad de gas la medimos en moles.
La expresión matemática:
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, cuando la temperatura es constante.
La expresión matemática:
Ley de Charles
En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía.
La expresión matemática:
LEY DE GAY-LUSSAC
Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.
Expresión matemática:
Ley Combinada de los Gases
Las leyes de Boyle y de Charles se pueden combinar en una ley que nos indica a la vez la dependencia del volumen de una cierta masa de gas con respecto a la presión y la temperatura. “ Para una masa determinada de cualquier gas, se cumple que el producto de la presión por el volumen dividido entre el valor de la temperatura es una constante”.
Expresión matemática:
Ley de los Gases Ideales
La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:
Y sustituyendo n, obtenemos:
Otra forma muy útil:
En esta forma de la ley del gas ideal se vincula la presión, la densidad que es m/V, y la temperatura en una fórmula única, independiente de la cantidad del gas considerado.
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