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Gases ideales. Ley general

Un gas ideal es un modelo para los gases. Las partículas de un gas ideal se mueven
libremente y no tienen atracción entre ellas, por lo que no pueden convertirse en
líquidos o sólidos. Las partículas de los gases reales se atraen entre sí y se pueden
convertir en líquidos o sólidos.

El modelo de los gases ideales tiene dos ventajas: los gases reales se parecen al
modelo ideal cuando las presiones son bajas y las temperaturas altas y las leyesy
formulas que cumplen los gases ideales son mucho más sencillas.



     La más importante de las leyes de los gases ideales es la ley general que
        permite conocer como se comporta un gas al variar sus magnitudes.



Ley de Los Gases Ideales
Definición:
WIkipedia: 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). Los gases reales que
más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en
condiciones de baja presión y alta temperatura.

Y Avogadro Dice:
“Volúmenes iguales de diferentes gases bajo las mismas condiciones de presión y temperatura,
contienen el mismo número de moléculas”
Esto significa que un litro de nitrógeno (N2) tiene el mismo número de moléculas que un litro de
cloro (Cl2) o de cualquier otro gas, es decir: el volumen es proporcional al número de
moléculas, a la cantidad de sustancia, al número de moles (n)

En Resumen, Puedo Concluir y expresarles que un gas Ideal es aquel que se encuentra
arraigado a la teoría de que para un gas a temperatura y presión constantes, posee un
volumen directamente proporcional al numero de moles del Gas.
La ecuación que representa la ley de los gases ideales o perfectos, al estar basada en las
leyes individuales de los gases, siempre que tengan un comportamiento ideal, resume la
relación entre la masa de un gas y las variables de Presión, Volumen y Temperatura. En una
mezcla de gases, la presión total ejercida por los mismos es la suma de las presiones que cada
gas ejercería si estuviese solo en las mismas condiciones.

PV=nRT

P= Presión
V= Volumen
N= Numero de Moles
T= Temperatura Absoluta
R= Constante Universal de Los Gases.[/align]

Estas Magnitudes o/y Variables son las que definen el comportamiento de los gases ideales.
Los Gases Ideales o perfectos cumplen determinadas leyes física, 3 para ser específicos, con
las cuales se especifica el funcionamiento de un complejo sistema químico relativamente
perfecto, Ley de Boyle, Ley de Charles y la Antes mencionada ley de Avogadro, definen un gas
ideal.




Ley de Boyle – Mariotte:

Esta Relaciona El Volumen y La presión de los gases, de forma que el Volumen es
Inversamente proporcional a la presión, es decir, Cuando aumenta la presión, el volumen
disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la
constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley.

PV= K




Ley de Charles:
Esta Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, de forma que
mantenida a una presión constante al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y
al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que "temperatura"
significa movimiento de las partículas. Así que, a mayor movimiento de las partículas
(temperatura), mayor volumen del gas.
Horacio Daniel Vallejo (Ing. Electrónico Argentino, Autor de la Revista “Saber Electrónica”).
Dice que la temperatura de la materia (Gases, Líquidos, Sólidos, Plasmas, Condensados) es la
agitación de las partículas de esta, es decir cuando el agua está en su punto de ebullición, esta
se agita bastante, debido que al poseer una densidad y consistencia baja, las partículas
mueven el fluido en si, cabe destacar que a mayor temperatura, lo que significa mayor Energía,
y MAYOR agitación molecular, la transferencia de electricidad y cualquier otro tipo de energía,
se va limitando.
Así como el agua a su punto de Ebullición, los gases a una temperatura relativamente alta, se
agitan, pero al poseer libre movimiento no pueden “Hervir”, así que si no están contenidos en
ningún embase, naturalmente se expanden.
V/T= K


Ley de Gay – Lussac:

Esta, muy completada por la anterior ley de Charles, Relaciona La presión con la temperatura,
básicamente dice: “La Presión del gas es DIRECTAMENTE proporcional a su temperatura”…
Esto Es Muy sencillo, puesto que tenemos leyes básicas y fundamentales de la vida, como que
la materia cuando se calienta se expande, y cuando se enfría se contrae, ahora apliquemos
estos fundamentos a un gas, si tenemos un litro de CO2, a temperatura ambiente, en un
envase de dicha capacidad, hecho de vidrio, Y calentamos el embase, si se calienta el embase,
la presión del gas AUMENTA, Obviamente porque? Porque sus partículas se Expanden, se
Separan, y ejercen presión para liberar esa energía acumulada por el calor!
P= KT



Sin embargo, al estudiar los gases ideales nos encontramos con una premisa algo
desilusionadora, estas leyes se aplican a la Mezcla de Gases?

Dice Dalton que “En una mezcla de gases que no reaccionan entre sí, cada molécula se mueve
independientemente, de una forma análoga a como si estuviera totalmente aislada”
En esa mezcla, cada gas se distribuye uniformemente por todo el espacio disponible, como si
ningún otro gas estuviese presente. Las moléculas ejercen la misma presión sobre las paredes
del recipiente que lo contiene que la que ejercerían si no hubiera ningún otro gas presente.
¿Bajo qué Condiciones Un Gas Real Seria Ideal?
Se introdujo la idea de "gas ideal" como aquel capaz de cumplir las leyes de los gases.
Posteriormente, se desarrollo una teoría denominada Teoría cinético-molecular de los gases,
que estableció un modelo molecular para un gas "ideal". Es decir, esta teoría propuso ciertas
características que debería cumplir a nivel molecular un gas ideal.
Un gas real, presenta obviamente desviaciones a ese comportamiento. Sin embargo, existen
condiciones en las cuales algunos de los postulados del modelo se acercan bastante a la
realidad. De esta manera, si el gas está en condiciones de presiones bajas y temperaturas
elevadas (ambas permiten volúmenes grandes para el gas *) permitirá que los gases reales se
comporten como ideales. Estas condiciones (presiones bajas y temperaturas altas) no tienen
indicados valores numéricos; para cada gas existirá un rango de presiones y temperaturas en
las cuales se comportara como gas ideal y esto depende de la magnitud de las fuerzas de
atracción entre sus moléculas y del tamaño de estas.

Nota*: si el gas esta en un volumen lo suficientemente grande, el volumen propio de las
moléculas será muy pequeño respecto al volumen total disponible y además, las moléculas
estarán lo suficientemente alejadas entre si como para asegurar que las fuerzas de atracción
entre ellas no son importantes.


¿Para Qué Sirve un gas Ideal?
los gases ideales son gases perfectos que obedecen las leyes de los gases ideales tales como:
ley de Boyle, ley de charles gay Lussac, ley de Avogadro , en las cuales de acuerdo a estas
ecuaciones y leyes se puede predecir las propiedades y estados físico-químicos que ocurren al
cambiar de un estado a otro, por ejemplo en la expansión de un gas en un procesos isotérmico
( temperatura constante ) con estas leyes se puede predecir la presión final de este gas, así
como su volumen o temperatura , sabiendo las propiedades iniciales de este gas , sirve mucho
en lo que es la termodinámica en la cual al hervir el agua se transforma en gas ( vapor ) y esto
al pasar por turbinas genera trabajo ( energía eléctrica o mecánica ) , estos gases son muy
importantes los ideales por que dan una noción para poder manejar y utilizar adecuadamente
los gases reales, saludos espero te sirva.

Ósea, en Resumen estas relaciones físicas pueden ser usadas para conocer su número de
moles, presión, volumen, temperatura, presión parcial, volumen parcial de un gas y poder ver
su capacidad para realizar trabajo en un ciclo termodinámico, recuerden que los gases pueden
realizar trabajos y liberar energía, pero en ese caso la ley de los gases ideales nos sirve para
poner una referencia para los gases reales.

La Ley de Boyle
Esta ley fue formulada por el químico irlandés Robert Boyle (1627-1691) y describe el
comportamiento del gas ideal cuando se mantiene su temperatura constante
(trasformación isotérmica). Consideremos pues un recipiente con tapa móvil que contiene
cierta cantidad de gas




En el, aplicamos lentamente una fuerza sobre esa tapa, pues de este modo no vamos a
alterar la temperatura del gas
Observaremos entonces un aumento de la presión junto con una disminución del volumen
de dicho gas, o sea, cuando la temperatura del gas se mantiene constante, la presión y el
volumen son grandezas inversamente proporcionales. Esta es la ley de Boyle que puede
ser expresada matemáticamente de la siguiente manera:




  Donde k es una constante que depende de la temperatura, de la masa y naturaleza del
    gas. La transformación descrita es representada en la figura a continuación en un
                           diagrama de presión por volumen:




En matemática, esta curva es conocida como hipérbola equilátera
La Ley de Gay-Lussac
La ley de Gay-Lussac nos muestra el comportamiento de un gas cuando es mantenida su
presión constante y son variables las otras dos grandezas: temperatura y volumen. Para
entenderla, consideremos nuevamente un gas en un recipiente de tapa móvil. Esta vez
calentaremos el gas y dejaremos libre la tapa, como muestra la figura a continuación:




Hecho esto, veremos una expansión del gas junto con el aumento de la temperatura. El
resultado será una elevación de la tapa y consecuentemente un aumento del volumen.
Observe que la presión sobre la tapa (en este caso la presión atmosférica) se mantiene
constante.
La ley de Gay-Lussac dice que en una transformación isobárica (presión constante),
temperatura y volumen son dos grandezas directamente proporcionales. Esta ley se
expresa matemáticamente de la siguiente forma:




Donde k es una constante que depende de la presión, de la masa y de la naturaleza del
gas. En un gráfico de volumen en función de la temperatura, tendremos el siguiente
resultado:




La ley de Charles
En los casos anteriores, mantuvimos la temperatura del gas constante y después su
presión. Ahora mantendremos el volumen constante y analizaremos los resultados de ese
procedimiento
Consideremos nuevamente nuestro recipiente de tapa móvil. Esta vez, travaremos la tapa,
porque así lograremos dejar el volumen del gas constante. Luego de ello, iniciaremos su
calentamiento como muestra la figura a continuación:




Al sufrir el calentamiento, el gas intentará expandirse, pero esto será algo que no ocurrirá,
pues la tapa está trabada. El resultado será un aumento en la presión del gas sobre las
paredes del recipiente
La ley de Charles describe esta situación, o sea, en una transformación isométrica
(volumen constante), la presión y la temperatura serán grandezas directamente
proporcionales.
Matemáticamente, la ley de Charles se expresa de la siguiente forma:




Donde k es una constante que depende del volumen, de la masa y de la naturaleza del
gas.
El gráfico de presión en función de la temperatura absoluta queda de la siguiente forma:




La Ecuación de Clapeyron
Vimos a través de las tres leyes anteriores como un gas ideal se comporta cuando
mantenemos una variable constante y variamos las otras dos. La ecuación de Clapeyron
puede ser entendida como una síntesis de esas tres leyes, relacionando presión,
temperatura y volumen
En una transformación isotérmica, presión y volumen son inversamente proporcionales y
en una transformación isométrica, presión y temperatura son directamente proporcionales.
De estas observaciones podemos concluir que la presión es directamente proporcional a la
temperatura e inversamente proporcional al volumen.
Es importante también destacar que el número de moléculas infuye en la presión ejercida
por el gas, o sea, la presión también depende directamente de la masa del gas.
Considerando estos resultados, Paul Emile Clapeyron (1799-1844) estableció una relación
entre las variables de estado con la siguiente expresión matemática.




Donde n es el número de moles y R es la constante universal de los gases perfectos. Esta
constante puede asumir los siguientes valores:




La ecuación general para los gases ideales
Consideremos una determinada cantidad de gas ideal confinado en un recipiente donde se
puede variar la presión, el volumen y la temperatura, pero manteniendo la masa constante,
o sea, sin alterar el número de moles.
A partir de la ecuación de Clapeyron, podemos establecer la siguiente relación:




Como fue descrito, el número de moles n y R son constantes. Se concluye entonces:




Esto es, si variamos la presión, el volumen y la temperatura del gas con masa constante,
la relación recién expresada, dará el mismo resultado. Para entender mejor lo que esto
significa, observe la figura a continuación:




Tenemos el gas ideal en tres estados diferentes, pero si establecemos la relación de
presión, volumen y temperatura, descritos en la primera ecuación, se llega a los siguientes
resultados.




Observamos que las tres ecuaciones dan el mismo resultado, lo cual significa que ellas
son iguales. Entonces podemos obtener la siguiente ecuación final:




Esta relación es conocida como la ecuación general de los gases ideales.
La ley de los gases ideales. Mezclas de gases
La ecuación que representa la ley de los gases ideales o
perfectos, al estar basada en las leyes individuales de los gases,
siempre y cuando tengan un comportamiento ideal, resume la
relación entre la masa de un gas y las variables P, V y T. En una
mezcla de gases, la presión total ejercida por los mismos es la
suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviese solo
en las mismas condiciones.

Ley de los gases ideales
El estado de un gas queda determinado al relacionar cuatro
magnitudes: volumen (V), temperatura (T), presión (P)    y
cantidad de gas expresada en moles (n). Las leyes que
establecen estas relaciones son:
Ley de Boyle:


Ley de Charles:

V = constante T (a P y n determinadas)
Ley de Avogadro:

               V = constante n (a P y T determinadas)
Combinando esas proporcionalidades se obtiene la relación:



Representando la constante por el símbolo R, obtenemos la ley
de los gases ideales o perfectos:
                                  PV = nRT
La constante R, denominada constante de los gases
ideales o constante universal de los gases, tiene el mismo
valor para todos los gases y puede calcularse a partir del
volumen molar y de las denominadas condiciones normales de
un gas (0 ºC y 1 atm).
El volumen molar de cualquier gas con comportamiento ideal se
ha establecido experimentalmente en 22,4 litros. Por tanto:
La ecuación de los gases ideales o perfectos permite en todo
momento relacionar volúmenes de gases, sea cual sea la presión
y la temperatura de los mismos.

Mezclas de gases: ley de Dalton
En una mezcla de gases que no reaccionan entre sí, cada
molécula se mueve independientemente, de una forma análoga a
como si estuviera totalmente aislada.
En esa mezcla, cada gas se distribuye uniformemente por todo el
espacio disponible, como si ningún otro gas estuviese presente.
Las moléculas ejercen la misma presión sobre las paredes del
recipiente que lo contiene que la que ejercerían si no hubiera
ningún otro gas presente.
En 1803, Dalton (1766-1844) enunció la ley de las presiones
parciales: «en una mezcla de gases, la presión total ejercida por
los mismos es la suma de las presiones que cada gas ejercería si
estuviese solo en las mismas condiciones».
Si varios gases, A, B y C, se colocan en un mismo recipiente,
acaban formando una mezcla homogénea. La presión que cada
gas ejerce individualmente en una mezcla se denomina presión
parcial.
La ley de Dalton de las presiones parciales se expresa:
Ptotal = PA + PB + PC + ¿
Tanto la mezcla de los gases como cada componente individual
cumplen la ecuación de los gases ideales o perfectos:

                 Ptotal V = (nA + nB + nC+ ¿) RT

Relaciones entre masa, densidad y masa
molecular o molar de un gas
Volúmenes iguales de gases contienen el mismo número
de moléculas en las mismas condiciones de presión y
temperatura. Manteniendo constantes estas condiciones, las
masas de idénticos volúmenes de gases deben ser
proporcionales a las masas de las moléculas que los forman. Se
cumple:
Conocidas la presión, el volumen y la temperatura a que se
encuentra un gas, puede deducirse la masa molecular, la
densidad del gas o la masa de una muestra:



Sustituyendo en la ecuación de los gases ideales:



De igual forma, puede conocerse la densidad de un gas:




                                       PÁGINA:
          http://quimica.laguia2000.com/general/ley-general-de-los-gases-ideales


http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena10/3q10_conte
                                       nidos_3b.htm

 http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/9024692/Ley-de-Gases-Ideales_.html

        http://www.hiru.com/quimica/la-ley-de-los-gases-ideales-mezclas-de-gases

                                      VIDEOS:
                    http://www.youtube.com/watch?v=tN6O6HoHjKE

            http://www.youtube.com/watch?v=d2bJMaF8Sso&feature=related


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http://www.docstoc.com/docs/113207290/ley-de-los-gases-ideales-_fisica_-_1_

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  • 2. perfecto, Ley de Boyle, Ley de Charles y la Antes mencionada ley de Avogadro, definen un gas ideal. Ley de Boyle – Mariotte: Esta Relaciona El Volumen y La presión de los gases, de forma que el Volumen es Inversamente proporcional a la presión, es decir, Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor exacto de la constante k no es necesario conocerlo para poder hacer uso de la Ley. PV= K Ley de Charles: Esta Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, de forma que mantenida a una presión constante al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que "temperatura" significa movimiento de las partículas. Así que, a mayor movimiento de las partículas (temperatura), mayor volumen del gas. Horacio Daniel Vallejo (Ing. Electrónico Argentino, Autor de la Revista “Saber Electrónica”). Dice que la temperatura de la materia (Gases, Líquidos, Sólidos, Plasmas, Condensados) es la agitación de las partículas de esta, es decir cuando el agua está en su punto de ebullición, esta se agita bastante, debido que al poseer una densidad y consistencia baja, las partículas mueven el fluido en si, cabe destacar que a mayor temperatura, lo que significa mayor Energía, y MAYOR agitación molecular, la transferencia de electricidad y cualquier otro tipo de energía, se va limitando. Así como el agua a su punto de Ebullición, los gases a una temperatura relativamente alta, se agitan, pero al poseer libre movimiento no pueden “Hervir”, así que si no están contenidos en ningún embase, naturalmente se expanden. V/T= K Ley de Gay – Lussac: Esta, muy completada por la anterior ley de Charles, Relaciona La presión con la temperatura, básicamente dice: “La Presión del gas es DIRECTAMENTE proporcional a su temperatura”… Esto Es Muy sencillo, puesto que tenemos leyes básicas y fundamentales de la vida, como que la materia cuando se calienta se expande, y cuando se enfría se contrae, ahora apliquemos estos fundamentos a un gas, si tenemos un litro de CO2, a temperatura ambiente, en un envase de dicha capacidad, hecho de vidrio, Y calentamos el embase, si se calienta el embase, la presión del gas AUMENTA, Obviamente porque? Porque sus partículas se Expanden, se Separan, y ejercen presión para liberar esa energía acumulada por el calor! P= KT Sin embargo, al estudiar los gases ideales nos encontramos con una premisa algo desilusionadora, estas leyes se aplican a la Mezcla de Gases? Dice Dalton que “En una mezcla de gases que no reaccionan entre sí, cada molécula se mueve independientemente, de una forma análoga a como si estuviera totalmente aislada” En esa mezcla, cada gas se distribuye uniformemente por todo el espacio disponible, como si ningún otro gas estuviese presente. Las moléculas ejercen la misma presión sobre las paredes
  • 3. del recipiente que lo contiene que la que ejercerían si no hubiera ningún otro gas presente.
  • 4. ¿Bajo qué Condiciones Un Gas Real Seria Ideal? Se introdujo la idea de "gas ideal" como aquel capaz de cumplir las leyes de los gases. Posteriormente, se desarrollo una teoría denominada Teoría cinético-molecular de los gases, que estableció un modelo molecular para un gas "ideal". Es decir, esta teoría propuso ciertas características que debería cumplir a nivel molecular un gas ideal. Un gas real, presenta obviamente desviaciones a ese comportamiento. Sin embargo, existen condiciones en las cuales algunos de los postulados del modelo se acercan bastante a la realidad. De esta manera, si el gas está en condiciones de presiones bajas y temperaturas elevadas (ambas permiten volúmenes grandes para el gas *) permitirá que los gases reales se comporten como ideales. Estas condiciones (presiones bajas y temperaturas altas) no tienen indicados valores numéricos; para cada gas existirá un rango de presiones y temperaturas en las cuales se comportara como gas ideal y esto depende de la magnitud de las fuerzas de atracción entre sus moléculas y del tamaño de estas. Nota*: si el gas esta en un volumen lo suficientemente grande, el volumen propio de las moléculas será muy pequeño respecto al volumen total disponible y además, las moléculas estarán lo suficientemente alejadas entre si como para asegurar que las fuerzas de atracción entre ellas no son importantes. ¿Para Qué Sirve un gas Ideal? los gases ideales son gases perfectos que obedecen las leyes de los gases ideales tales como: ley de Boyle, ley de charles gay Lussac, ley de Avogadro , en las cuales de acuerdo a estas ecuaciones y leyes se puede predecir las propiedades y estados físico-químicos que ocurren al cambiar de un estado a otro, por ejemplo en la expansión de un gas en un procesos isotérmico ( temperatura constante ) con estas leyes se puede predecir la presión final de este gas, así como su volumen o temperatura , sabiendo las propiedades iniciales de este gas , sirve mucho en lo que es la termodinámica en la cual al hervir el agua se transforma en gas ( vapor ) y esto al pasar por turbinas genera trabajo ( energía eléctrica o mecánica ) , estos gases son muy importantes los ideales por que dan una noción para poder manejar y utilizar adecuadamente los gases reales, saludos espero te sirva. Ósea, en Resumen estas relaciones físicas pueden ser usadas para conocer su número de moles, presión, volumen, temperatura, presión parcial, volumen parcial de un gas y poder ver su capacidad para realizar trabajo en un ciclo termodinámico, recuerden que los gases pueden realizar trabajos y liberar energía, pero en ese caso la ley de los gases ideales nos sirve para poner una referencia para los gases reales. La Ley de Boyle Esta ley fue formulada por el químico irlandés Robert Boyle (1627-1691) y describe el comportamiento del gas ideal cuando se mantiene su temperatura constante (trasformación isotérmica). Consideremos pues un recipiente con tapa móvil que contiene cierta cantidad de gas En el, aplicamos lentamente una fuerza sobre esa tapa, pues de este modo no vamos a alterar la temperatura del gas
  • 5. Observaremos entonces un aumento de la presión junto con una disminución del volumen de dicho gas, o sea, cuando la temperatura del gas se mantiene constante, la presión y el volumen son grandezas inversamente proporcionales. Esta es la ley de Boyle que puede ser expresada matemáticamente de la siguiente manera: Donde k es una constante que depende de la temperatura, de la masa y naturaleza del gas. La transformación descrita es representada en la figura a continuación en un diagrama de presión por volumen: En matemática, esta curva es conocida como hipérbola equilátera La Ley de Gay-Lussac La ley de Gay-Lussac nos muestra el comportamiento de un gas cuando es mantenida su presión constante y son variables las otras dos grandezas: temperatura y volumen. Para entenderla, consideremos nuevamente un gas en un recipiente de tapa móvil. Esta vez calentaremos el gas y dejaremos libre la tapa, como muestra la figura a continuación: Hecho esto, veremos una expansión del gas junto con el aumento de la temperatura. El resultado será una elevación de la tapa y consecuentemente un aumento del volumen. Observe que la presión sobre la tapa (en este caso la presión atmosférica) se mantiene constante.
  • 6. La ley de Gay-Lussac dice que en una transformación isobárica (presión constante), temperatura y volumen son dos grandezas directamente proporcionales. Esta ley se expresa matemáticamente de la siguiente forma: Donde k es una constante que depende de la presión, de la masa y de la naturaleza del gas. En un gráfico de volumen en función de la temperatura, tendremos el siguiente resultado: La ley de Charles En los casos anteriores, mantuvimos la temperatura del gas constante y después su presión. Ahora mantendremos el volumen constante y analizaremos los resultados de ese procedimiento Consideremos nuevamente nuestro recipiente de tapa móvil. Esta vez, travaremos la tapa, porque así lograremos dejar el volumen del gas constante. Luego de ello, iniciaremos su calentamiento como muestra la figura a continuación: Al sufrir el calentamiento, el gas intentará expandirse, pero esto será algo que no ocurrirá, pues la tapa está trabada. El resultado será un aumento en la presión del gas sobre las paredes del recipiente
  • 7. La ley de Charles describe esta situación, o sea, en una transformación isométrica (volumen constante), la presión y la temperatura serán grandezas directamente proporcionales. Matemáticamente, la ley de Charles se expresa de la siguiente forma: Donde k es una constante que depende del volumen, de la masa y de la naturaleza del gas. El gráfico de presión en función de la temperatura absoluta queda de la siguiente forma: La Ecuación de Clapeyron Vimos a través de las tres leyes anteriores como un gas ideal se comporta cuando mantenemos una variable constante y variamos las otras dos. La ecuación de Clapeyron puede ser entendida como una síntesis de esas tres leyes, relacionando presión, temperatura y volumen En una transformación isotérmica, presión y volumen son inversamente proporcionales y en una transformación isométrica, presión y temperatura son directamente proporcionales. De estas observaciones podemos concluir que la presión es directamente proporcional a la temperatura e inversamente proporcional al volumen. Es importante también destacar que el número de moléculas infuye en la presión ejercida por el gas, o sea, la presión también depende directamente de la masa del gas. Considerando estos resultados, Paul Emile Clapeyron (1799-1844) estableció una relación entre las variables de estado con la siguiente expresión matemática. Donde n es el número de moles y R es la constante universal de los gases perfectos. Esta constante puede asumir los siguientes valores: La ecuación general para los gases ideales
  • 8. Consideremos una determinada cantidad de gas ideal confinado en un recipiente donde se puede variar la presión, el volumen y la temperatura, pero manteniendo la masa constante, o sea, sin alterar el número de moles. A partir de la ecuación de Clapeyron, podemos establecer la siguiente relación: Como fue descrito, el número de moles n y R son constantes. Se concluye entonces: Esto es, si variamos la presión, el volumen y la temperatura del gas con masa constante, la relación recién expresada, dará el mismo resultado. Para entender mejor lo que esto significa, observe la figura a continuación: Tenemos el gas ideal en tres estados diferentes, pero si establecemos la relación de presión, volumen y temperatura, descritos en la primera ecuación, se llega a los siguientes resultados. Observamos que las tres ecuaciones dan el mismo resultado, lo cual significa que ellas son iguales. Entonces podemos obtener la siguiente ecuación final: Esta relación es conocida como la ecuación general de los gases ideales.
  • 9. La ley de los gases ideales. Mezclas de gases La ecuación que representa la ley de los gases ideales o perfectos, al estar basada en las leyes individuales de los gases, siempre y cuando tengan un comportamiento ideal, resume la relación entre la masa de un gas y las variables P, V y T. En una mezcla de gases, la presión total ejercida por los mismos es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviese solo en las mismas condiciones. Ley de los gases ideales El estado de un gas queda determinado al relacionar cuatro magnitudes: volumen (V), temperatura (T), presión (P) y cantidad de gas expresada en moles (n). Las leyes que establecen estas relaciones son: Ley de Boyle: Ley de Charles: V = constante T (a P y n determinadas) Ley de Avogadro: V = constante n (a P y T determinadas) Combinando esas proporcionalidades se obtiene la relación: Representando la constante por el símbolo R, obtenemos la ley de los gases ideales o perfectos: PV = nRT La constante R, denominada constante de los gases ideales o constante universal de los gases, tiene el mismo valor para todos los gases y puede calcularse a partir del volumen molar y de las denominadas condiciones normales de un gas (0 ºC y 1 atm). El volumen molar de cualquier gas con comportamiento ideal se ha establecido experimentalmente en 22,4 litros. Por tanto:
  • 10. La ecuación de los gases ideales o perfectos permite en todo momento relacionar volúmenes de gases, sea cual sea la presión y la temperatura de los mismos. Mezclas de gases: ley de Dalton En una mezcla de gases que no reaccionan entre sí, cada molécula se mueve independientemente, de una forma análoga a como si estuviera totalmente aislada. En esa mezcla, cada gas se distribuye uniformemente por todo el espacio disponible, como si ningún otro gas estuviese presente. Las moléculas ejercen la misma presión sobre las paredes del recipiente que lo contiene que la que ejercerían si no hubiera ningún otro gas presente. En 1803, Dalton (1766-1844) enunció la ley de las presiones parciales: «en una mezcla de gases, la presión total ejercida por los mismos es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviese solo en las mismas condiciones». Si varios gases, A, B y C, se colocan en un mismo recipiente, acaban formando una mezcla homogénea. La presión que cada gas ejerce individualmente en una mezcla se denomina presión parcial. La ley de Dalton de las presiones parciales se expresa: Ptotal = PA + PB + PC + ¿ Tanto la mezcla de los gases como cada componente individual cumplen la ecuación de los gases ideales o perfectos: Ptotal V = (nA + nB + nC+ ¿) RT Relaciones entre masa, densidad y masa molecular o molar de un gas Volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas en las mismas condiciones de presión y temperatura. Manteniendo constantes estas condiciones, las masas de idénticos volúmenes de gases deben ser proporcionales a las masas de las moléculas que los forman. Se cumple:
  • 11. Conocidas la presión, el volumen y la temperatura a que se encuentra un gas, puede deducirse la masa molecular, la densidad del gas o la masa de una muestra: Sustituyendo en la ecuación de los gases ideales: De igual forma, puede conocerse la densidad de un gas: PÁGINA: http://quimica.laguia2000.com/general/ley-general-de-los-gases-ideales http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/3esofisicaquimica/3quincena10/3q10_conte nidos_3b.htm http://www.taringa.net/posts/apuntes-y-monografias/9024692/Ley-de-Gases-Ideales_.html http://www.hiru.com/quimica/la-ley-de-los-gases-ideales-mezclas-de-gases VIDEOS: http://www.youtube.com/watch?v=tN6O6HoHjKE http://www.youtube.com/watch?v=d2bJMaF8Sso&feature=related IMÁGENES:
  • 12. PAGINA MUY INTERESATE (HAY INFORMACION) http://marioalbertocorteslopez.blogspot.com.es/ http://www.docstoc.com/docs/113207290/ley-de-los-gases-ideales-_fisica_-_1_