Gases ideales #40

Gases ideales

Los gases no tienen forma ni volumen definidos, se expanden para llenar cualquier recipiente, son altamente compresibles y su comportamiento se rige por las leyes de los gases ideales que se describen a continuación:

Ley de Boyle-Mariotte

Establece que, a una temperatura constante, el volumen (V) de una cantidad fija de gas, es inversamente proporcional a su presión (P), siendo su ecuación P₁ V₁ = P₂ V₂

Los subíndices 1 y 2 representan las condiciones iniciales y finales respectivamente. En otras palabras, a medida que la presión aumenta el volumen del gas disminuye proporcionalmente.

Ley de Gay-Lussac

Establece que, a volumen constante, la presión de una cantidad fija de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta (T). Su ecuación se expresa como P/T = k, donde k es una constante de proporcionalidad. En resumen: si la temperatura aumenta, la presión también lo hace, y viceversa, siempre que el volumen del gas se mantenga constante.

Ley de Charles

Establece que, a presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura en Kelvin (escala de temperatura).

Su ecuación puede expresarse como V/T = k, donde la constante k es el cociente entre el volumen y la temperatura del gas. Es decir, esta ley describe cómo el volumen de un gas cambia con la temperatura, manteniendo la presión constante.

Ley de Avogadro

Establece que, bajo condiciones de presión y temperatura constantes, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas. Su ecuación es V/n = k, donde n es la cantidad de sustancia medida en moles y k es una constante. Por ejemplo, cuando se llena un globo con amoníaco y otro con agua, ambos compuestos en estado gaseoso, utilizando la misma cantidad de moles de gas, ambos globos tendrán el mismo volumen inicial a pesar de ser gases diferentes.

Ley de los gases ideales

La ley de los gases ideales establece que, a temperatura y presión constantes, el volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad de gas en moles. Se calcula: PV = nRT, donde n es la cantidad de gas en moles y R es la constante de los gases ideales (0.082 atm.L/K.mol). Esta ley es útil para entender el comportamiento de los gases en diferentes condiciones y se aplica ampliamente en la química y la física.

Ejercicio 1. Un cilindro con un pistón contiene 100 ml de un gas a 3 atm de presión. Si el pistón se mueve hacia abajo y comprime el gas hasta 75 ml, ¿cuál será la nueva presión del gas si se mantiene la temperatura constante? Se debe aplicar la ley de Boyle-Mariotte y el volumen debe ser expresado en litros.

Ejercicio 2. Calcule en número de moles (n) que se encuentran en un globo de helio cuyo volumen es 5 L, a una temperatura de 278 K y una presión de 4 atm. La constante R= 0.082 atm.L/ K.mol.

Ejercicio 3. Se llena un globo a presión constante, con un volumen de 3 litros a una temperatura de 25 °C. Si enfrías el globo hasta que su temperatura alcanza los 10 °C, ¿cuál será el nuevo volumen del globo?

Ejercicio 4. A temperatura constante, un gas es comprimido desde 50 ml hasta llegar a 25 ml, si inicialmente su presión era de 4 atm, ¿cuánto debe ser su presión final?

Ejercicio 5. ¿Qué volumen ocupa 0.08 moles de un gas que fue recolectado a 25 ^oC y a 1 atm de presión?