Taller2 Calor

Leyes de los gases ideales
Gas ideal: es el comportamiento que presentan aquellos gases cuyas moléculas no interactúan entre
si y se mueven aleatoriamente. En condiciones normales y en condiciones estándar, la mayoría de los
gases presentan comportamiento de gases ideales.
Ley de Boyle
Si se reduce la presión sobre un globo, éste se expande, es decir aumenta su volumen, siendo ésta la razón por la que
los globos meteorológicos se expanden a medida que se elevan en la atmósfera. Por otro lado, cuando un volumen de
un gas se comprime, la presión del gas aumenta. El químico Robert Boyle (1627 - 1697) fue el primero en investigar
la relación entre la presión de un gas y su volumen.
La ley de Boyle, que resume estas observaciones, establece que: el volumen de una determinada cantidad de
gas, que se mantiene a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión que ejerce, lo
que se resume en la siguiente expresión:
P.V = constante o P=1/V
Y se pueden representar gráficamente como se muestra arriba.
La forma que más utilizamos para representar la Ley de Boyle corresponde a la primera gráfica, donde se muestra a
un rama de una hipérbola equilátera y podemos usar la siguiente expresión para determinar los valores de dos puntos
de la gráfica:
P1 . V1 = P2 . V2
Ley de Avogadro
A medida que agregamos gas a un globo, éste se expande, por lo tanto el volumen de un gas depende no sólo de la
presión y la temperatura, sino también de la cantidad de gas.
La relación entre la cantidad de un gas y su volumen fue enunciada por Amadeus Avogadro (1778 - 1850), después
de los experimentos realizados años antes por Gay - Lussac.
La ley de Avogadro establece que el volumen de un gas mantenido a temperatura y presión constantes, es
directamente proporcional al número de moles del gas presentes:
Para determinar los valores para dos estados diferentes podemos usar la ecuación (1):
(1) (2)
También podemos expresarlo en términos de: la presión de un gas mantenido a temperatura y volumen constantes,
es directamente proporcional al número de moles del gas presentes ec. (2).
Ley general del gas ideal
Las leyes que hemos estudiado se cumplen cuando se trabaja a bajas presiones y temperaturas moderadas.
Tenemos que:
Propiedades que se mantienen constantes Ley Expresión
moles, n temperatura, T Boyle P.V = constante
moles, n presión, P Charles V / T = constante
presión, P temperatura, T Avogadro V / n = constante
Cuando estas leyes se combinan en una sola ecuación, se obtiene la denominada ecuación general de los gases
ideales:
PV = nRT
donde la nueva constante de proporcionalidad se denomina R, constante universal de los Valor de R Unidades
gases ideales, que tiene el mismo valor para todas las sustancias gaseosas. El valor
numérico de R dependerá de las unidades en las que se trabajen las otras propiedades, P,
V, T y n. En consecuencia, debemos tener cuidado al elegir el valor de R que corresponda a 0,082
los cálculos que estemos realizando, así tenemos:
8,314
Taller 1,987
1. Dentro de un recipiente frágil cerrado se encuentan cinco gramos de etano. El recipiente se puede romper cuando se
sobrepasa en la presión de 10 atmósferas´, cuand esto suceda que temperatura tendrá el gas?
2. Se sabe que el número de Avogadro se define como el número de moléculas por mol, Para definir éste número y la
constante de gases ideales (R) en una mol de gasse usan las condiciones estandar de presión y temperatura (1 atm y
273,15°K y un volumen de 22,414L). Si suponemos que al establecer las escalas de los pesos atómicos las condiciones de
referencia escogidas hayan sido P0 =1atm, V0= 30,0L y T0= 300,0°K. Calcular la constante del gas y el número de avogadro
y las masas de un número de avogadro de átomos de hidrógeno.
Si se sabe que el número de Avogadro en una mol de gas defindo a condiciones estandares de presión temperatura y
volúmen es 6.023×1023 moléculas, compare el resultado anterior con este valor y concluya al respecto.
3. Cuántas moles de gas a una presión de 150 atm a 300°K podrá almacenar un cilindro (para gases comprimidos) que
tiene un volúmen de 1.5 pies3. Sí el gas almacenado es oxígeno, cuál es el peso almacenado?
4. Ochenta y dos gramos de O2 ocupan un volumen de 28L a una presnión de 1 atm. A) hallar la temperatura. b) Sí se
aumenta el volumen a 80L y se mantien constante la temperatura, cuál es la nueva presión?
5. En mi casa hay dos habitaciones de igual tamaño y tienen una puerta que las comunica. Una habitación (1) tiene aire
acondicionado y siempre permanece a 4°C más fría que la habitación de al lado (la habitación 2). Cuál de las
habitaciones tendrá más aire?
6. Para medir el calor específico de un metal se toman unas esferas que pesan 100g y se calientan a 100°C, luego se
depositan en un calorímetro (Un recipiente aislante) de aluminio de 200g que contiene 500g de agua inicialmente a 17.3
°C. Si la temperatura final del sistema es de 20°C. Cuál es el calor específico del metal? ( Calor específico del Al
0.900kJ/kg.K), cuál es el metal?
7. Queremos saber cuántos cubos de hielo de 0.02kg ( a 0°C) debemos colocarle a 0.25kg de refresco sin gas que
inicialmente está a 33°C. Si quiero tener una temperatura final de 8°C?
Crefresco= 4291 J/(kg °C) Recuerde que Qperdido=Qganado
8. Cuanto nitrógeno debo evaporar si quisiera fabricar helados que estén a -10°C aprovechando el intercambio térmico
que se da entre 1kg de crema que se pone en contacto con el vapor de nitrógeno ubicado en un recipiente abierto.
Considere que: el calor específico de la crema a 10°C es de 3.12kJ/kg°C, el punto de solidificación de la crema coincide
con el calor de fusión y punto de fusión del agua, y el calor específico del helado es de 2.56kJ/kg°C.

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Leyes de los gases ideales

P.V = constante o P=1/V

Y se pueden representar gráficamente como se muestra arriba.

Ley general del gas ideal

Propiedades que se mantienen constantes Ley Expresión

moles, n temperatura, T Boyle P.V = constante

moles, n presión, P Charles V / T = constante

presión, P temperatura, T Avogadro V / n = constante

Crefresco= 4291 J/(kg °C) Recuerde que Qperdido=Qganado

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