Modelo de gas ideal y patrones de comportamiento de gases realesGases

Ley de Boyle. La ley de Boyle explica la relación inversa entre la presión y el volumen de un gas que se mantiene a temperatura constante. Fue descubierto por Richard Towneley y Henry Power, pero fue confirmado y publicado por Robert Boyle. Simplemente establece que cuando la presión del gas contenido en un recipiente aumenta, el volumen disminuye. Derivación de la ecuación del gas ideal. La ley de Boyles está representada por la presión y el volumen a temperatura constante y cantidad constante de gas. Por eso P=1/V.

La ecuación del gas ideal es PV=nRT. Se puede representar como la ley de Boyle especificando una temperatura constante y una cantidad constante de gas. En este caso nRT se vuelve constante y podemos representarlo como k. Entonces, un cambio en el volumen del gas resultará en un cambio en la presión. Podemos decir que el producto de la presión inicial por el volumen del gas es igual al producto de la presión final por el volumen del gas. ¿Te imaginas algunos usos de esta ecuación? Esta ecuación se utiliza para predecir la disminución del volumen o el aumento de la presión del gas. La cantidad y la temperatura del gas permanecen constantes.

Ejemplo 1. Cuando un recipiente lleno de gas es presionado por un pistón, su volumen disminuye. A medida que aumenta la presión, el volumen disminuye como consecuencia de la ley de Boyle. Existe el hecho de que los peces que viven en las profundidades del mar mueren si llegan a la superficie del agua. Esto sucede debido a la expansión de los gases disueltos en su sangre, provocando la muerte. Veamos un ejemplo sistemático. Aquí un gas ejerce una presión de 4 kPa sobre las paredes del recipiente. Cuando ese recipiente se vierte en un recipiente más grande de 15 litros, la presión ejercida por el gas aumenta a 8 kPa. Hallemos el volumen del primer recipiente. Tomamos una cantidad constante de gas y una temperatura constante. Entonces el volumen del contenedor es 30L.

Ley de Charles. Es la ley de los gases que establece que el volumen de cualquier gas ideal está relacionado positivamente con la temperatura. El volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas a presión constante. Fue publicado por Jacques Charles. Debido a que esta ley explica en detalle cómo aumenta el volumen con el aumento de la temperatura, se la denomina ley de volúmenes. Por lo tanto, un aumento de temperatura conduce a un aumento de volumen o viceversa. Por eso la ley de Charles es un caso especial de la ley de los gases ideales.

Derivación de la ecuación del gas ideal. La ecuación del gas ideal es PV=nRTpero en el caso de presión constante nR/p=kdonde k es constante. Entonces v=kt. V y T varían directamente. De esta manera, k depende de la presión, la cantidad y la unidad del gas. Al principio, V1es el volumen inicial y T1es la temperatura inicial. Después de un cierto aumento de temperatura, cambia a T2y el aumento de volumen es V2. ¿Crees que la ley de Charles se puede aplicar en invierno y verano?.

Ejemplo 1. En invierno la temperatura disminuye y, como consecuencia, el volumen también disminuye. Esto hace que la capacidad del pulmón humano se reduzca. Esto genera dificultades para que los atletas tengan un buen rendimiento. Hace que los globos se encojan. Se recomienda no llenar los tanques de diesel de los vehículos cuando hace calor. Se aconseja mantener el tanque un poco vacío. Esto se debe a que cuando hace calor la temperatura aumenta, lo que aumenta el volumen de gases en los motores. Esto es muy riesgoso para la vida. Es un buen ejemplo de la ley de Charles.

Veamos un ejemplo sistemático como gas de 250cm³ de volumen a la temperatura de 10°Cy 1 atm de presión. Si la temperatura aumenta a 150°C¿cual será el volumen del gas? En primer lugar, está claro que la presión es constanteAsí que aplicando la ley de Charles. El aumento del volumen V2es 373,6cm³.

Ley de Avogadro La ley de Avogadro es el enunciado que dice que en las mismas condiciones de temperatura y presión, el mismo volumen de diferentes gases contiene un número igual de moléculas. Se divide según la teoría cinética de los gases con el supuesto del gas ideal. Esta ley es aplicable a gases reales a baja presión y alta temperatura. Está representado por NAConstante de Avogadro 6.02214076x10²³. Esta ley fue propuesta por Amedeo Avogadro.

La ley de Avogadro se deriva de la ley de los gases ideales como PV=nRTes una ecuación de gas ideal. Aquí R es la constante del gas, T es la temperatura en k y P es la presión en pascales. Por lo tanto RT/P = k. k es constante. Entonces V=nk. El volumen es directamente proporcional a los moles. V=nque es una representación matemática de la ley de Avogadro. Por ejemplo, el peso de la molécula de oxígeno es 32 g/mol que tiene una masa de 32 gramos, que contiene 6.02214076x10²³Número de partículas.

La ley de Avogadro también indica que la constante del gas ideal es el mismo valor para todos los gases. Así se describe aquí la ecuación para el valor inicial y final. ¿Conoces algún ejemplo de la ley de Avogadro? Veamos un ejemplo sistemático: un volumen de 5 litros de gas contiene 1,5 moles de moléculas. Si la cantidad se aumenta a 2,7 mol, ¿cuál será el nuevo volumen del gas? Suponemos que la presión y la temperatura absoluta son constantes.

Volumen molar. Es el volumen de 1 mol de gas a temperatura y presión estándar. Se representa por Vm con m³/mol. También se puede representar como unidades cm⁴/mol y dm⁴/mol. Se puede calcular dividiendo la masa molar Mpor densidadEste volumen molar de 1 mol de gas en STPtiene un valor fijo de 22,41 litros. La fórmula es la descrita. El volumen molar es directamente proporcional a la masa molar e inversamente proporcional a la densidad de masa.

Vamos a discutir un ejemplo. Hay gas oxígeno con una densidad de 1,57 g/L. ¿Cuál sería su volumen molar a temperatura y presión estándar? Recordemos que Vm=molar mass/density. Serían 10,19L. Determinación experimental. Encontremos el volumen molar de hidrógeno a temperatura y presión estándar con un experimento. En este experimento, vamos a producir hidrógeno mediante la reacción del metal magnesia con ácido clorhídrico.

Los ácidos reaccionan con los metales para formar una sal metálica y gas hidrógeno. El metal magnesia es un metal muy reactivo. Reaccionará con ácido clorhídrico para formar cloruro de magnesio y gas hidrógeno. Tenemos una pequeña tira de metal de magnesia Mg cuya masa es 0,03 por 2 gramos. Tomé la cinta del museo y la envolví con un poco de alambre de cobreComo el cobre no reacciona con el ácido clorhídrico, no producirá gas hidrógeno. La función del alambre de cobre es mantener la cinta de magnesio en su lugar durante la reacción. Utilizamos un tubo recolector de gases que se ha generado en mililitros y décimas de mililitro.

Luego agregue con cuidado aproximadamente 10 mililitros de ácido clorhídrico 6 molares al tubo. La cantidad de ácido clorhídrico no es crítica. Luego llene el tubo con agua, manteniéndolo cuidadosamente inclinado para que el agua menos densa flote sobre el ácido clorhídrico. Luego coloque una cinta mediana en la solución y sujétela en su lugar con alambre de cobre. Luego coloque un dedo sobre la boca del tubo recolector de gas. Luego invierta el tubo en un vaso grande con agua. El ácido clorhídrico se moverá hacia abajo a través del agua debido a su mayor densidad.

Cuando el ácido clorhídrico alcanza el metal magnesio producirá gas hidrógeno. Este gas hidrógeno se recogerá mediante el desplazamiento del agua. Una vez que el magnesio haya reaccionado completamente, dejará que el gas hidrógeno repose durante unos minutos para que alcance la misma temperatura que el aire circundante. Luego mueva el tubo a un tanque de agua grande. Suba o baje el tubo de modo que el nivel del agua dentro del tubo y el nivel del agua fuera del tubo sean iguales. La presión exterior es igual a la presión biométrica o presión atmosférica, tomaremos nota del volumen de gas hidrógeno del tubo recolector de gas. Este volumen se corregirá por la presión del vapor de agua midiendo la temperatura del agua en el tanque.