gases - Universidad Nacional de Santiago del Estero

Universidad Nacional de Santiago del Estero
Cátedra de Química
Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología
TEORICO-PRÁCTICO N° 5:
LEYES DE LOS GASES IDEALES
INTRODUCCION:
La materia puede estar en tres estados: sólido, liquido y gaseoso.
Los gases, no tienen forma ni volumen fijo, las fuerzas que mantienen unidad las
partículas son muy pequeñas. El número de partículas por unidad de volumen es muy
pequeño. Se mueven de forma desordenada, con choques entre ellas y con las paredes del
recipiente que los contiene. Esto explica las propiedades de expansibilidad y
compresibilidad que presentan los gases: sus partículas se mueven libremente, de modo
que ocupan todo el espacio disponible.
El estado gaseoso se estudia modificando cuatro variables termodinámicas:
TEMPERATURA ( T),PRESION (P), VOLUMEN (V) y NUMERO DE MOLES (n).
PRESION
TEMPERATURA
VOLUMEN
MASA
Definición
Se define como la fuerza
que se aplica por unidad
de área y es proporcional
a la cantidad de moles de
gas.Resulta del enorme
número de choques de
sus moléculas contra las
paredes del recipiente
que lo contiene y de la
gran velocidad de
impacto
Es una medida de a
energía cinética
promedio de los
átomos, moléculas o
iones que forman
una sustancia.
Es el espacio en el
cual se mueven las
moléculas. Está
dada por el
volumen del
recipiente que lo
contiene.
representa la
cantidad de
materia del gas y
suele asociarse
con el número de
moles (n)
Símbolo
y
unidades
Pse expresa en
atmosferas (atm)
T se expresa en
grados Kelvin (K)
Vse expresa en
Litros (L)
mse mide en
gramos (g)
Equivalencia
de unidades
1 atm= 1,013 x 105
Pa=760 mmHg=760
Torr=1,013 Bar
1 ºK = 1ºC + 273.
1 L=1000 mL
1 Kg = 1000 g
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Las leyes de los gases ideales, resumen como se relacionan estas variables entre sí, y como
están todas relacionadas en la ecuación general de los gases ideales.
LEYES DE LOS GASES IDEALES
Enunciado
Ecuación
Matemática
Ley de Boyle
Ley de Charles
Ley de Gay Lussac
A temperatura constante, el
volumen de una masa fija de
un gas es inversamente
proporcional a la presión que
este ejerce.
A una presión dada, el volumen
ocupado por un gas es
directamente proporcional a su
temperatura absoluta.
La presión del gas, que se
mantiene a volumen constante,
es directamente proporcional a
la temperatura
T=Cte ; m=Cte
P=Cte; m=Cte
V=Cte ; m=Cte
𝑷𝟏 . 𝑽𝟏 = 𝑷𝟐 . 𝑽𝟐
𝑽𝟏
𝑽𝟐
=
𝑻𝟏
𝑻𝟐
𝑷𝟏
𝑷𝟐
=
𝑻𝟏
𝑻𝟐
El grafico obtenido es una
isoterma
El grafico obtenido es una
isobara
El grafico obtenido es una
isocora
Grafico de
variables
LEY COMBINADA DE LOS GASES
Las tres leyes anteriores se pueden combinar en una sola ecuación para obtener la ley
combinada de los gases ideales, la cual nos indica la dependencia del volumen de una
cierta masa de gas con respecto a la presión y la temperatura.
LEY COMBINADA DE LOS GASES
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.
𝐏𝟏 . 𝐕𝟏
𝐏𝟐 . 𝐕𝟐
=
𝐓𝟏
𝐓𝟐
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ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES
La ecuación de estado de los gases ideales permite caracterizar el estado actual en el que
se encuentre una determinada muestra de gas. Relaciona los tres parámetros que
caracterizan al estado gaseoso con la cantidad de materia, expresado en número de
moles.
𝐏 . 𝐕 = 𝐧 . 𝐑. 𝐓
Donde

R es la constante universal de los gases y su valor es 0, 082 y sus unidades son
𝐚𝐭𝐦 . 𝐋𝐢𝐭𝐫𝐨

𝐦𝐨𝐥 . 𝐊𝐞𝐥𝐯𝐢𝐧
P es la presión en atmosferas.

V es el volumen en Litros.
 n es el número de moles.
 T es la temperatura expresada en Kelvin.
Ejercicios
1. Un gas se encuentra a 700 mmHg y 27 °C. ¿Cuál será la temperatura del sistema
cuando el volumen se duplica y la presión se reduce a 600 mmHg?
2. 1000 litros de aire, medidos a la presión de 750 mm de Hg y una temperatura de
18 °C, se llevan a un tanque de 725 litros de capacidad. La temperatura final es de
27 °C. Calcule la presión del aire en el tanque.
3. Una masa de Oxígeno ocupa un volumen de 5 L bajo una presión de 740 torr.
Calcule cual será el volumen a la presión de estándar manteniendo constante la
temperatura.
4. Un gas ocupa un volumen de 50 ml a 27 ºC y 780 mm de Hg ¿A qué temperatura
en ºC su presión es de 850 mm de Hg, si el volumen permanece constante?
5. Un gas está en un recipiente de 2 litros a 20 ºC y 560 mm de Hg. ¿A qué
temperatura en ºC llegará el gas si aumenta la presión interna hasta 760 mm de
Hg?
6. El volumen de una muestra de neón gaseoso es 3.68 L a 16.8ºC y 742.3 mm de Hg.
Si la temperatura del neón cambia a 29.7ºC, ¿a qué valor debe cambiarse la
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presión para mantener constante el volumen?
7. Una masa de gas dada ocupa 38 mL a 20 °C. Si su presión se mantiene constante,
¿cuál es el volumen que ocupa a una temperatura de 45 °C? Resp. 41 mL
8. Un tanque que contiene un gas ideal se sella a 20 °C y a una presión de 1.00 atm.
¿Cuál será la presión (en kPa y mmHg) en el tanque, si la temperatura disminuye a
–35 °C? Resp. 82 kPa = 6.2 x 102 mmHg
9. Dados 1000 mL de helio a 15 °C y 763 mmHg, determínese su volumen a – 6 °C y
420 mmHg. Resp. 1.68 x 103 mL
10. Una muestra de nitrógeno gaseoso se guarda en un recipiente cuyo volumen es de
2.3L y a una temperatura de 320K ejerce una presión de 0.47atm. Calcule el
número de moles de moléculas de gas presente.
11. Dados 20 L de NH3 a 25 ºC y 760 torr, calcula el volumen a 30 ºC y 800 torr.
12. Una muestra de 0,800 g de un gas ideal se encuentra en un recipiente de 930 ml a
27,0 ºC de temperatura y 1,05 atm de presión. ¿Cuál es la masa molar molecular
del gas?
13. A 25°C y 700 mmHg1,124 g de un gas ocupan un volumen de 420 cm 3, calcule la
masa de un mol de moléculas de ese gas.
14. La presión de 6.0L de un gas ideal se disminuye a un tercio de su presión original, y
su temperatura absoluta a la mitad. ¿Cuál es el volumen final del gas?
15. Determine el peso molecular aproximado de un gas se 560 cm3 pesan 1,55 g en
CNPT.
16. Un recipiente flexible encierra 0.78L de un gas, cuando se lo mide a 20.1ºC y
1.00atm. ¿Cuál será el volumen de este gas cuando la temperatura y la presión,
dentro y fuera del recipiente, sea de 36.5ºC y a 1.00atm?
17. 5 g de etano se encuentran en un recipiente de 1 litro de capacidad. El recipiente
es tan débil que explota si la presión excede de 10 atm. ¿ A que temperatura la
presión del gas tenderá al punto de explosión?
18. Una muestra de 0.602g de gas ocupa 448mL en CNPT. ¿Cuál es la masa molar del
gas? ¿Y la masa molecular?
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19. Una muestra de 0.602g de gas ocupa 448mL en CNPT. ¿Cuál es la masa molar del
gas? ¿Y la masa molecular?
20. Sea un tanque de GNC (considere que es metano en su totalidad) de 60 L. La
presión admisible a que puede cargarse es 200 bares (1 bar = 0.962 atm). Calcular:
a) la masa de metano que ingresa al tanque en un día de invierno a -2 ºC
b) en un día de verano a 40 ºC.
21. A 23°C y 738 mmHg, la densidad de un gas es 1,46 g/mL. Determine la masa
molecular de ese gas.
22. El hielo seco es dióxido de carbono sólido. Se coloca una muestra de 0.05g de hielo
seco en un recipiente vacío (esto es, en el que se ha hecho vacío, donde no hay ni
aire) cuyo volumen es de 4.6L y se lleva la temperatura a 300ºC. Calcule la presión
dentro del recipiente después de que todo el hielo seco ha sublimado a dióxido de
carbono gaseoso.
23. Un globo lleno de gas con un volumen de 2,5 L a 1,2 atm y 25 ºC se eleva en la
atmósfera (unos 30 km sobre la superficie de la Tierra), donde la temperatura y la
presión son 23 ºC y 3,00 x 10-3 atm, respectivamente. Calcule el volumen final del
globo.
24. La densidad de cierto gas es 1.43 g/L en condiciones normales. Determinar su
densidad a 17 ºC y 700 mmHg. R: 1,24 g/L