Demostración Teoria Cinetica

Demostración

Teoría cinético molecular

Teoría molecular de la materia

Gases

"Un gas es una sustancia cuyo volumen es igual al volumen del recipiente que lo contiene". 
Los gases se expanden hasta ocupar todo el volumen del recipiente que lo contiene, pero ese efecto no es único. 
Un gas "deberá estar formado por un gran número de moléculas", "las moléculas se mueven en todas direcciones" y "el tamaño de la molécula debe ser despreciable, comparado con la distancia entre ellas" de forma tal que esa enorme distancia relativa, hace que no haya interacción, y que esta solo se limite a su choque físico eventual.

Finalmente un gas es entonces una sustancia que cumple con las condiciones siguientes: 

* Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene. 

* Está formado por un gran número de moléculas. 

* Estas moléculas se mueven individualmente al azar en todas direcciones. 

* La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque. 

En la realidad, estas condiciones se cumplen con suficiente aproximación, en todos los gases a las condiciones normales de presión y temperatura como para ser consideradas ciertas, pero ¿qué pasa si el gas se somete a muy elevadas presiones?, por ejemplo reduciendo notablemente el recipiente que lo contiene, está claro, la distancia entre las moléculas se reduce y su interacción comienza a tener mas y mas influencia en el comportamiento, a medida que mas y mas se aumente la presión; nuestro gas va "apartándose de la definición de gas" a la que hemos llegado, por tal motivo y debido a que un gas puede ser "mas o menos gas" se establece un "patrón de gas" que servirá para establecer las leyes del comportamiento de todos los gases y que podrá ser usada con suficiente aproximación en la mayor parte de las aplicaciones prácticas, este patrón se llama "gas ideal".

El gas ideal

Para definir un patrón de gas que sirva para establecer reglas de comportamiento se crea el concepto de gas ideal, este gas ideal cumple las condiciones siguientes: 

* Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene. 

* Está formado por moléculas. 

* Estas moléculas se mueven individualmente y al azar en todas direcciones. 

* La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque. 

* Los choques entre las moléculas son completamente elásticos (no hay pérdidas de energía). 

* Los choque son instantáneos (el tiempo durante el choque es cero). 

Los gases reales, siempre que no estén sometidos a condiciones extremas de presión y temperatura, cumplirán muy aproximadamente las reglas establecidas para los gases ideales. 

Las leyes de los gases ideales

Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las principales variables de un gas en base a las experiencias de laboratorio realizadas. En los gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T).

Estas leyes son:

• Ley de Boyle-Mariotte
• Ley de Charles
• Ley de Gay-Lussac
• Ley de Avogadro
• Ley de los Gases Ideales
• Ley Generalizada

TEORÍA CINÉTICA DE LOS GASES

Esta plantea que:

·        Los gases están formados por un gran número de átomos o moléculas.

·        Las fuerzas de repulsión molecular son elevadas y las de cohesión nulas.

·        Las partículas de gas se mueven caótica mente  con gran rapidez  y chocan entre si y también con las paredes del recipiente que las contiene, provocando presión.

Al estudiar un gas se relacionan tres variables:

—Presión   (P)

žResultado de una fuerza que se crea cuando las partículas del  gas chocan contra las paredes del recipiente.

žLa unidad principal se llama Pascal (Pa). También puede medirse en atmósferas (atm), milímetros de mercurio (mm Hg).

—Volumen   (V)

žEl gas llena completamente el recipiente que lo contiene, por lo tanto el volumen será igual al volumen del recipiente.

žSe mide en metros cúbicos (m3), centímetros cúbicos (cm3), litros (L) y mililitros (mL). 

—Temperatura   (T)

žSiempre se emplea la escala de temperatura absoluta o Kelvin (K).

ž žSi un gas alcanza la temperatura del cero absoluto (0 K = -273.15 °C) sus partículas carecerán de movimiento, es decir, de energía cinética (Ec).

Ley de Boyle-Mariotte

En 1660 Robert Boyle encontró una relación inversa entre la presión y el volumen de un gas cuando su temperatura se mantiene constante

La expresión matemática de la ley de Boyle indica que el producto de la presión de un gas por su volumen es constante:
PV= K

P1V1= P2V2
Cuando se somete un gas a una presión de 4 atmósferas el volumen del gas disminuye. Por lo tanto, A mayor presión menor volumen





Cuando se disminuye la presión a 1 atmósfera, el volumen aumenta, debido a que los gases son compresibles. Por lo tanto A menor presión Mayor volumen.

Demostración Ley de Charles

Ley de Charles

En 1787, el físico francés J. Charles propuso por primera vez la relación proporcional entre el volumen y la temperatura de los gases a presión constante.

Charles fue el inventor del globo aerostático de hidrógeno. como no publicó los resultados de sus investigaciones sobre gases, se atribuye también esta ley a Gay-Lussac, quien comprobó el fenómeno en 1802.

A presión constante, el volumen se dobla cuando la temperatura absoluta se duplica.
A presión constante el volumen de un gas aumenta al aumentar la temperatura absoluta.




La expresión matemática de la ley de Charles es.

V/T= k'
k' es una constante.

Ley de Gay-Lussac

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800.

Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.
Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

(el cociente entre la presión y la temperatura es constante) 

Demostración de ley de Gay Lussac

Ley de Avogadro

Descubierta por Avogadro a principios del siglos XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. 






El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas:


•Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen.

•Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye.


Al haber mayor número de moléculas aumentará la frecuencia de los choques con las paredes del recipiente lo que implica (por un instante) que la presión dentro del recipiente es mayor que la exterior y esto provoca que el émbolo se desplace hacia arriba inmediatamente. Al haber ahora mayor distancia entre las paredes (es decir, mayor volumen del recipiente) el número de choques de las moléculas contra las paredes disminuye y la presión vuelve a su valor original.


Según hemos visto en la animación anterior, también podemos expresar la ley de Avogadro así:





(el cociente entre el volumen y la cantidad de gas es constante)


Supongamos que tenemos una cierta cantidad de gas n1 que ocupa un volumen V1 al comienzo del experimento. Si variamos la cantidad de gas hasta un nuevo valor n2, entonces el volumen cambiará a V2, y se cumplirá:





que es otra manera de expresar la ley de Avogadro.

Ley de los Gases Ideales

http://www.educaplus.org/gases/gasideal.html

Ley Generalizada