COMPORTAMIENTO FISICO DE LOS GASES

AUTORES: DENYS FUENTESZOLLEANNE SIMANCARESUMENLas caractersticas y propiedades que determinan un gas se encuentran delimitadas por tres parmetros: presin, temperatura y volumen las cuales sern estudiadas travs de las leyes de Boyle que expresa la relacin volumen-presin, y la ley de Avogadro que expresa la relacin moles-volumen. En el presente informe se expondrn los pasos que se aplicaron para conocer las relaciones entre las variables de los gases establecidas en las leyes, as mismo analizando los resultados que fueron obtenidos por medio de la experimentacin en el laboratorio que luego se concluir con el desarrollo de los resultados previstos por las leyes antes mencionadas.PALABRAS CLAVES: Gases, ley Boyle, ley Avogadro, volumen, moles, presin.

INTRODUCCINCOMPORTAMIENTO DE LOS GASES

El comportamiento de los gases se explica en trminos de la teora cintica molecular (TCM), o simplemente teora cintica. Esta teora, al igual que la atmica, ofrece un modelo con generalizaciones amplias acerca de las propiedades de la materia. La teora cintica molecular permite visualizar y comprender el comportamiento de los gases, pero sus fundamentos tambin son aplicables a los lquidos y a los slidos. La teora cintica molecular trata los gases como conjuntos de partculas individuales en rpido movimiento (de ah el trmino cintica). La palabra partcula puede significar un tomo o una molcula, segn el gas de que se trate.

Teora cintica de los gases

1. Las partculas del gas se mueven de forma continua, rpida y al azar en lnea recta y en todas direcciones.

Las molculas del aire tienen una velocidad media (rapidez de movimiento) de aproximadamente 500 m/s, equivalente a alrededor de 1 800 kilmetros por hora. El movimiento al azar de las molculas ayuda a explicar la observacin de que los gases se expanden hasta llenar un recipiente cerrado, caracterstica que se cit como primera propiedad fsica de los gases.

2. Las partculas de gas son extremadamente pequeas y las distancias entre ellas son grandes.

El concepto de la TCM de partculas diminutas con grandes distancias entre ellas per-mite explicar la observacin de que los gases se comprimen con facilidad. Esta caracterstica se cit como la segunda propiedad fsica de los gases. Adems de explicar las propiedades de los gases, la teora cintica molecular per-mite entender la naturaleza no compresible de los lquidos y los slidos. A diferencia de las partculas de un gas, las partculas individuales de los slidos y los lquidos estn en contacto unas con otras, lo quepermite muy poca compresin.

3. Con respecto a los gases, tanto las fuerzas gravitatorias como las fuerzas de atraccin entre partculas de gas resultan insignificantes.

Las partculas de un gas estn separadas por distancias relativamente grandes y se mueven con rapidez; en consecuencia, las fuerzas de atraccin son insignificantes. El efecto de la gravedad sobre los gases es relativamente pequeo, y sus partculas se mueven hacia arriba, abajo ya los lados con facilidad. A diferencia de los lquidos y los slidos, no caen al fondo del recipiente. Cualquier recipiente de gas est lleno en su totalidad. La palabra lleno no significa en este caso que el gas est empaquetado de forma compacta, sino que est distribuido en la totalidad del volumen del recipiente.

4. Cuando las partculas chocan unas con otras o con las paredes del recipiente, no se pierde energa; todas las colisiones son perfectamente elsticas.

El trmino perfectamente elsticas significa que las partculas continan chocando sin perder energa. Las partculas, en conjunto, no presentan tendencia alguna a perder rapidez ni a detenerse en un momento dado.El bombardeo continuo en todas las paredes del recipiente por parte de las partculas del gas permite comprender el hecho de que los gases ejercen una presin uniforme sobre todas las paredes del recipiente, fenmeno que constituye la cuarta propiedad fsica de los gases.

5. La energa cintica media es la misma en todos los gases a una misma temperatura, y vara proporcionalmente con la temperatura en kelvin.

La energa cintica (E.C.) es la energa que las molculas poseen en virtud de su movimiento. La energa cintica de las partculas se describe con ms precisin por medio de una ecuacin matemtica segn la cual la E.C. es igual al producto de la mitad de la masa (m) por la velocidad al cuadrado (v2).

LEY DE BOYLE: presin y volumen de los gasesA temperatura constante, el volumen, V, que ocupa una muestra de gases inversamente proporcional a la presin, P. (Con temperaturas y masas constantes).El smbolo significa es proporcional a. La expresin matemtica de la ley de Boyle se lee es proporcional a 1 sobre P. Esto significa que Ves inversamente proporcional a P. La proporcin inversa se transforma en una ecuacin incluyendo una constante deproporcionalidad, k.

Multiplicando ambos lados por p se obtiene

Para que el producto de P por V sea una constante, V debe disminuir cuando P aumenta y viceversa. Esta ecuacin resultar an ms til si se considera el caso en el que una muestra especfica de gas con un volumen V1 se comprime a un volumen ms pequeo, V2. La presin inicial, P1, aumenta a un nuevo valor, P2. Para definir las condiciones iniciales y finales podemos escribir dos ecuaciones.

En tanto se utilice la misma muestra de gas encerrado a una temperatura constante, k1 ser igual a k2, y el producto de la presin inicial por el volumen inicial ser igual al producto de la presin final por el volumen final. Por consiguiente, se puede escribir la til ecuacin siguiente, que representa la ley de Boyle.

Teora de la ley de BoylePara visualizar lo que ocurre en el nivel molecular durante un cambio de presin y volumen en una muestra fija de gas,piensa en los gases como los describe la teora cintica molecular. Una muestra de gas en un recipiente ejerce cierta presin porque las partculas rebotan contra las paredes a un cierto ritmo y con una fuerza determinada. Si se reduce el volumen del recipiente, las partculas recorrern distancias ms cortas antes de golpear las paredes. Adems, el rea de las paredes disminuye conforme el volumen aumenta, por lo que cada unidad de rea es golpeada por ms partculas por unidad de tiempo. En trminos ms sencillos, cuando el nmero de golpes por segundo aumenta, lapresin tambin aumenta.

LEY DE AVOGADRO: volumen y moles de gasesA volmenes iguales de gases a la misma presin y temperatura contienen igual nmero de molculas.Por consiguiente, cuando se duplica el volumen de un gas, tambin debe duplicarse el nmero de molculas o moles del gas si la temperatura y la presin son constantes. La hiptesisde Avogadro conduce a una relacin matemtica, laley de Avogadro, que relaciona el volumen de gas y los moles.Ley de Avogadro: El volumen de un gas a temperatura y presin constantes es proporcional al nmero de moles (n) del gas. o V= kn

Cuando el nmero de moles de gas, n1, con un volumen inicial, V1, cambia a una cantidad diferente, n2, a temperatura y presin constantes, se puede establecer el volumen final, V2, aplicando la ley de Avogadro, que se escribe como sigue.

MATERIALES Y METODOLOGA

Programa Data Studio Jeringa (20 ml) Sensor de presin Computador Manguera Regla

PRACTICA 1: Relaciones entre moles y presin de gas (Ley Avogadro).Ingresamos a Data Studio, se conecta el sensor de presin a la jeringa y se configura el programa con las unidades de media que se utilizaran, volumen en mililitros (ml) y presin atmosfrica en kilopascals (kPa). Luego tomaremos las medidas de la manguera, se medir con la regla el volumen y dimetro interno, se proceder a buscar el radio con la siguiente ecuacin:Volumen de manguera= 61cm Dimetro interno= 4 mmRadio= 2 mm 0,2 cm Conversin de unidades: = 7,6616 vol inicial Luego se conectara la jeringa a la manguera del medidor de presin y de esta manera se ejercer una presin al embolo de la jeringa se obtuvieron los siguientes datos mostrados en la tabla:Volumen inyectadoVolumen (ml)Presin (kPa)

0 7,7 111,7

512,7206,1

1017,7292,9

1522,7332,2

2027,7394,3

PRACTICA 2: Efecto del volumen sobre la presin de un gas (Ley de Boyle).Conociendo el valor inicial del volumen obtenido con los datos de clculos anteriores se iniciara la prctica conectando la jeringa a la manguera del medidor de presin e invirtiendo la presin del embolo de la jeringa se obtuvieron los siguientes datos mostrados en la tabla:Volumen inyectadoVolumn (ml)Presin (kPa)

2027,7100,8

1522,7123,8

1017,7164, 2

512,7243,9

7,7414,5

ANALISIS DE RESULTADOSLos datos que se adquieren en la prctica son experimentales, por lo cual hay inexactitud en estos, al llevar los datos y realizar el proceso utilizando un programa de computadora, el Data Studio; este nos permite analizar los datos de manera grfica.

Anlisis 1: Ley de AvogadroSe puede comprobar lo que la ley de Avogadro manifiesta, la cual establece la relacin entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presin; ya que en este laboratorio se pudo contemplar lo anterior dicho, puesto que al aumentar el volumen, la presin aumenta; siendo as directamente proporcionales.

Anlisis 2: Ley de BoyleEn la ley de Boyle el volumen es inversamente proporcional a la presin, por eso al aumentar la presin del gas manteniendo la temperatura constante, el volumen disminuir. Viceversa mente tambin ocurre si se disminuye la presin el volumen aumenta. Por lo cual al realizar la prctica, podemos evidenciar lo anterior.

Conclusin:Concluyendo, en este trabajo se pudo observar el comportamiento de los gases desde lo estipulado en sus leyes; en este caso la ley de Boyle y la ley de Avogadro. Mediante la realizacin de este laboratorio se comprob lo que Robert Boyle y Edme Mariotte expresan que si el volumen aumenta, la presin disminuye; es decir que son inversamente proporcionales. Tambin constatamos lo que establece la ley de Avogadro la cual declara que el volumen y la presin son directamente proporcionales, es decir que si una aumenta la otra tambin aumenta; y si una disminuye la otra tambin disminuye.

BIBLIOGRAFA

Ralph A. Burns. (2003). Fundamentos de Qumica. Mxico: Pearson.