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Unidad 2.1. Las propiedades de los gases 3 ESO
ANA BELÉN ORCAJADA PASTOR
Created on October 21, 2024
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Transcript
Unidad 2.1. Gases
FÍSICA Y QUÍMICA. 3º ESO
¡Vamos!
Índice
3. Ley de Boyle-Mariotte
2. Propiedades de los gases
1. Introducción
5. Ley Gay-Lussac
4. Ley Charles
1. El estado gaseoso
Para poder describir el comportamiento de un gas, utilizaremos una serie de variables macroscópicas que describen el gas en su conjunto, sin preocuparse de cómo está constituido:
1. El estado gaseoso
Nuestro objetivo consiste en averiguar qué relación tienen estas tres variables entre sí. Para ello, mantendremos una variable fija y observaremos cómo se relacionan las otras dos entre sí. Esto originará un conjunto de leyes experimentales que relacionan la presión, el volumen y la temperatura de una determinada masa de gas. Este trabajo fue realizado por distintos científicos, los cuales dan nombre a cada una de las leyes.
2. Propiedades de los gases
Producen presión al chocar sus partículas unas contra otras y contra las paredes del recipiente que los contiene. Además, esta presión depende de la temperatura a la que está el gas: a mayor temperatura, mayor presión ejerce este.
Tienden a ocupar todo el volumen del que disponen. Esta propiedad se percibe continuamente. Por ejemplo, las partículas que forman un ambientador se evaporan y ocupan todo el volumen disponible, llegando a nuestras células olfativas. De igual modo, los insectos acuden a las flores por el aroma que desprenden.
No tienen forma ni volumen propios. Su forma es al del recipiente que los contiene y el volumen depende de la presión a la que estén sometidos. Por eso los gases se pueden comprimir o expandir.
En los gases, las magnitudes de presión, p, volumen, V, y temperatura, T, están relacionadas entre sí, y cualquier cambio en una de ellas influye en las otras dos.
2. Ley de Boyle-Mariotte
Si aprietas con la mano una pelota de goma, es decir, aplicas presión, observarás que su volumen disminuye. A esta conclusión llegaron los científicos Robert Boyle y Edme Mariotte. Para ello llevaron a cabo un experimento similar a este:
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"A temperatura constante, el volumen ocupado por una masa de gas es inversamente proporcional a la presión que ejerce.” Se representa con la fórmula: Siendo p1 y V1 la presión y volumen iniciales, y p2 y V2 la presión y volumen finales.
Temperatura constante
Ejercicio
Presión
Volumen
2. Ley de Boyle-Mariotte
La representación gráfica de la ley es la siguiente: La gráfica resultante es una parábola, lo que indica que las magnitudes representadas son inversamente proporcionales.
Temperatura constante
Presión
Volumen
3. Ley Charles
A finales del siglo XVIII los físicos franceses Joseph Gay-Lussac y Jacques Charles estudiaron el comportamiento de los gases a presión constante. Llevaron a cabo un experimento similar a este:
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"A presión constante, el volumen ocupado por una masa de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.” Se representa con la fórmula: Siendo T1 y V1 la temperatura y volumen iniciales, y T2 y V2 la temperatura y volumen finales.
¡IMPORTANTE! La temperatura en las leyes de los gases se expresa en grados Kelvin.
Ejercicio
Grados Kelvin = Grados Celsius + 273
3. Ley Charles
La representación gráfica de la ley es la siguiente: La gráfica es una recta, lo que confirma que ambas magnitudes son directamente proporcionales.
Presión constante
Volumen
Temperatura
4. Ley Gay-Lussac
Charles y Gay-Lussac también estudiaron cómo se comporta un gas cuando aumenta su temperatura a volumen constante.
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"A volumen constante, la presión ejercida por una masa de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.” Se representa con la fórmula: Siendo p1 y T1 la presión y temperatura iniciales, y p2 y T2 la presión y temperatura finales.
Volumen constante
Ejercicio
Temperatura
Presión
4. Ley Gay-Lussac
La representación gráfica de la ley es la siguiente: La gráfica es una recta, lo que confirma que ambas magnitudes son directamente proporcionales.
Volumen constante
Temperatura
Presión
Cuadro resumen
6. Teoría cinético-corpuscular y las leyes de los gases
Las leyes de los gases se limitan a describir fenómenos de manera sencilla y a relacionar magnitudes mediante expresiones matemáticas. Por el contrario, la teoría cinético-corpuscular trata de explicar por qué ocurre un fenómeno, busca las causas que se esconden detrás de la ley. De acuerdo con ello, es fácil justificar los comportamientos estudiados; tan solo hay que relacionar las magnitudes del mundo macroscópico (p, V, T) con las del microscópico (colisiones, velocidad y espacio ocupado por las partículas):
6. Teoría cinético-corpuscular y las leyes de los gases
EJERCICIO LEY DE GAY-LUSSAC
Un gas se encuentra a 300 K y 105 Pa. ¿Qué presión soportará si su temperatura aumenta hasta 450 K? ¿Qué temperatura tendrá cuando la presión sea de 1,8 · 105 Pa?
El experimento consiste en llenar de gas un recipiente cilíndrico a temperatura ambiente, T1, y presión normal, p1. Se calienta el gas hasta una temperatura T2 y se observa que su presión aumenta hasta p2. Se deduce que la presión y la temperatura son directamente proporcionales.
Una jeringuilla llena de aire a temperatura constante se tapa con un émbolo que se desplaza verticalmente. Al subir o bajar el émbolo, la presión del gas varía, ¿cómo cambia el volumen que ocupa el gas?
- Si la presión aumenta, el volumen disminuye.
- Si la presión disminuye, el volumen aumenta.
EJERCICIO LEY CHARLES
Si cierta masa de gas, a presión constante, llena un recipiente de 20 L de capacidad a la temperatura de 124 °C, ¿qué temperatura alcanzará la misma cantidad de gas a presión constante, si el volumen aumenta a 30 L?
EJERCICIO LEY DE BOYLE-MARIOTTE
En un laboratorio se realiza un experimento con 5 L de un gas a la presión atmosférica, 105 Pa. En un determinado paso del experimento, deben introducir este en un recipiente cerrado, y el que hay disponible solo puede albergar un volumen de 4 L. Si dicho recipiente puede soportar una presión de hasta 120 000 Pa, ¿servirá para el experimento?
A la temperatura ambiente, T1, el gas ocupa un volumen V1. Al calentar el gas con agua caliente hasta una temperatura T2 se comprueba que el gas ocupa un volumen V2 mayor que el inicial. Si, al contrario enfríamos el gas su volumen disminuye.De ello se deduce que al temperatura y el volumen son directamente proporcionales.