INSTITUCIÓN EDUCATIVA PABLO SEXTO“Una persona con mentalidad de cambio”

Dosquebradas – Risaralda

AREA: Ciencias Naturales GRADO: 10 y 11 AÑO LECTIVO: 2.010ASIGNATURA: Química GUÍA: Número 02 TITULO: Los gases

PROFESOR(A): ____________________

LOS GASES, LIQUIDOS Y SÓLIDOS

Explica el comportamiento del estado gaseoso teniendo en cuenta sus propiedades, teoría cinética y leyes que lo rigen. Describe las propiedades y aplicaciones del estado líquido. Elabora cuadros sinópticos sobre la clasificación de los sólidos en sistemas amorfos y cristalinos. Demuestra habilidad en el manejo de equipos, reactivos y técnicas de laboratorio. Oriento mi vida hacia mi bienestar y el de las demás personas y tomo decisiones que me permiten el libre desarrollo de mi

personalidad a partir de mis proyectos y aquellos que construyo con otros. Coopero y muestro solidaridad con mis compañeros y compañeras en el trabajo individual y grupal.

INDICADORES DE DESEMPEÑO Comprende las propiedades, características y comportamiento de las moléculas en el estado gaseoso. Interpreta y aplica las propiedades, teorías y leyes de los gases en la solución de problemas. Aplica la ecuación general de los gases para determinar el número de moles, peso molecular y densidad de un gas. Explica el comportamiento de los gases ideales en términos de la teoría cinética molecular. Describe las características, propiedades y aplicaciones del estado líquido. Describe el estado sólido y sus sistemas cristalinos. Demuestra interés por el aprendizaje y por mejorar sus resultados. Participa crítica y responsablemente de los trabajos individuales y de grupo. Comprende la importancia de la defensa del medio ambiente, tanto en el nivel local como global y participa en iniciativas a su

favor. Comprende que la sexualidad es una dimensión constitutiva de la identidad humana y sabe diferenciar que la constituye.

CONDUCTA DE ENTRADA1. En la gráfica 1 coloque el nombre correspondiente a cada cambio de estado.2. De los cambios anteriores ¿cuales ocurren por adición de energía?, ¿cuales por sustracción?3. ¿A que se debe la alta compresibilidad de los gases?4. ¿Por que los gases no presentan ni forma ni volumen definido?5. Los gases presentan menor densidad que los sólidos y los líquidos, cual es la razón?6. Defina los términos: punto de fusión y punto de ebullición.7. Que significa el termino presión?8. Recuerda ¿Qué es presión atmosférica? ¿Cómo varía con la altura?9. ¿Como se define en física la presión? Represéntala matemáticamente.10. Que es el barómetro? ¿Quién lo inventó? ¿Para qué sirve?11. Las unidades de presión son: atmosferas (atm), milímetros de mercurio (mmHg), pascal (Pa): Determine el valor y las equivalencias de estas unidades. 12. ¿por que razón un mmHg equivale a un torricelli (torr)?13. A cuantos mmHg equivalen: a) 2.5 atm; b) 0.8 Pa?14. ¿Como se llama el instrumento con el que se mide la presión atmosférica y cual es el nombre del instrumento con el que se mide la presión de un gas?15. Convierta a atmosferas (atm) las siguientes presiones: a) 1200 mmHg; b) 950 torr; c) 6.5 x 103 Pa.16. ¿Qué es el termómetro? ¿Quién lo inventó? ¿Para qué sirve?17. ¿Cuántas clases de termómetro conoce?18. En que consiste la temperatura de un gas?, cuales son las unidades de temperatura. Escriba las escalas de conversión de temperatura y de ejemplos en cada caso.19. ¿Qué otro nombre recibe la escala de temperatura Kelvin?20. Pasa a la escala Kelvin ─27ºC y ─75ºF21. Exprese los siguientes grados centígrados (°C) en Kelvin (K): a) 45°C; b) 180°C; c) 640°C; d) -98°C.22. Convierta los siguientes volúmenes a litros: a) 480 mi; b) 1250 mi; c) 980 mi; d) 25 mi; e) 5 mi.23. ¿Cual es la densidad de un gas si 6.1 L pesan 7,9 gr?24. ¿Qué son los fluidos? ¿Por qué se denominan así? Ejemplos25. ¿Cuáles son los estados fundamentales de la materia? Escriba sus características y haga los esquemasCorrespondientes.26. ¿Qué es un gas? Escriba sus características y elabore un esquema que lo represente.27. Defina: Compresión, difusión, dilatación y elasticidad.28. ¿Cuáles son las variables del estado gaseoso? Defina cada una y escriba la unidad respectiva.

Gráfica 1

29. ¿Cuáles fueron los aportes a la ciencia de Lorenzo Antonio Lavoisier, Jhon Dalton, Amadeo Avogadro yAmpere?30. ¿Quién descubrió el hidrógeno y el oxigeno? Hable de cada uno de ellos.31. ¿Cuántos elementos químicos en estado gaseoso se encuentran en la tabla periódica? Escriba sus símbolos.32. Sobre los gases nobles, escribe:a- símbolo químico.b- distribución y configuración electrónica y sus aplicaciones en cada caso.

ESTADOS FUNDAMENTALES DE LA MATERIA

Fuerzas de atracción intramolecular en los sólidos, líquidos y gases

Cuerpo gaseoso

LOS GASESLos estados clásicos de la materia son el sólido, el líquido y el gaseoso. El primero se caracteriza por tener forma y volumen definidos,El estado líquido tiene volumen definido pero adquiere la forma del recipiente que lo contiene. El estado gaseoso no tiene ni forma, ni volumen definido y ocupa todo el volumen disponible.Fuera de los estado clásicos existen otros como el Pastoso y el de plasma. El primero es un estado intermedio entre sólido y líquido y es el característico de las grasas.El estado de plasma esta formado por partículas cargadas, como iones y Electrones: Se encuentra en las estrellas debido a las altas temperaturas allí imperantes.En un sólido las partículas constituyentes ocupan posiciones fijas. En el líquido las moléculas poseen cierto grado de movimiento, por Ej. Una gota de tinta se difunde cuando se coloca en un volumen determinado de agua; ésta difusión lleva a la conclusión de que las moléculas dentro del líquido tienen movimiento de traslación a través de toda la masa del mismo.En el estado gaseoso la difusión es mucho más rápida, por ejemplo, los olores se detectan rápidamente debido a la difusión de las partículas que en el estado gaseoso entran en contacto con el nervio olfatorio.La mayoría de los gases son incoloros, como el O2 y el H2. Otros como el F y el Cl son amarillos verdosos; el Br, el NO2 y el N2O3 son café rojizos, el I es violeta. Hay gases ácidos, alcalinos y neutros. Pueden ser elementos como el O 2 y el H2 o compuestos como el CO2 y el SO2.En comparación con los otros estados de la materia, los gases se difunden rápidamente por su elevada energía cinética. Además, se expanden bastante al calentarlos. Al ejercer sobre ellos una presión, disminuyen su volumen.Para explicar el comportamiento de un gas se tiene en cuenta el volumen (V), la presión (P), la temperatura (T) y la cantidad (mol).1- Volumen: Es el espacio ocupado por un cuerpo. Como un gas ocupa totalmente el recipiente, su volumen será igual al volumen del recipiente que lo contiene; las unidades usadas para el volumen son: el centímetro cúbico, el mililitro y el litro.

Si hay O2 gaseoso en un recipiente cerrado cuyo volumen es 2 litros, el volumen del O2 es también de 2 litros y si se pasa a un recipiente cuyo volumen es de 3 litros, el O2 tendrá un volumen de 3 litros. Además, cuando se mezclan 2 o más gases, cada uno ocupa el recipiente como si estuviera solo.Cuando se miden volúmenes de gases es necesario tener en cuenta la presión y la temperatura.1 L = 1000 c.c = 1000 ml = 1 dm3 La unidad mas empleada para determinar el volumen de un gas es el litro.

2- Presión: Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.

EL VOLUMEN DE UN GAS CORRESPONDE AL VOLUMEN DEL RECIPIENTE QUE LO CONTIENE

P = F ⁄ A P = Fuerza perpendicular a la superficie Área donde se distribuye la fuerza

Otras unidades usadas para la presión: gramos fuerza ⁄ cm2, newton ∕ m2, libras ∕ pulgadas2. La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor.La determinación del valor de la presión atmosférica fue hecha por TORRICELLI.Los gases de la atmósfera, ejercen presión sobre la superficie terrestre. Esta presión se llama presión atmosférica.1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg = 760 TorrComo la presión es la fuerza por unidad de área, se expresa en Kg fuerza ∕cm2, libras fuerza ∕ pulg2 o dinas ∕ cm2

¿Cómo se mide la presión de los gases? Hay varios instrumentos para determinar la presión de un gas: Los diales : que llevan los cilindros de gas. Los manómetros : Se emplean en las estaciones de servicio para medir la presión del aire en los neumáticos. El barómetro : Mide la presión atmosférica.

A una altura de 76 cm ó a una presión de 1033,6 g/cm2 se denomina una atmósfera de presión. Las unidades de presión más utilizadas son atmósfera y mm de Hg ó Torricelli (o Torr).

EQUIVALENCIAS DE 1 ATMÓSFERATorr mm de Hg Milibares Dinas/cm2 Lb/pulg2 New/m2

760 760 1013 1013 x 106 14.7 1013 x 105

La presión atmosférica al nivel del mar es 760 mm de Hg, en Medellín es 640 mm de Hg y en Bogotá 560 mm de Hg, aunque estos valores varían un poco según el estado del tiempo. El líquido barométrico es el mercurio debido a su alta densidad (13,6 g/cm3), líquidos menos densos son impropios porque la altura de la columna sería muy grande.

3- Temperatura: Es una medida de la intensidad del calor y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con un frío el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.La temperatura de los gases se expresa en grados Kelvin, llamada también, temperatura absoluta.El calor siempre fluye desde el cuerpo que está a mayor temperatura hasta otro que este a menor y nunca lo contrario; por lo tanto, la temperatura se puede entender también como una medida de la dirección de flujo del calor.La temperatura de un cuerpo se determina mediante el termómetro, cuya graduación se hace empleando como referencia los puntos de fusión y ebullición del agua, medidos a una atmósfera de presión.Existen varias escalas o maneras de graduar un termómetro y las más conocidas son: En la escala centígrada , al punto de congelación del agua se le asigna un valor de 0ºC y al de ebullición 100ºC. Entre estos

dos valores se hacen 100 divisiones iguales; cada una equivale a 1ºC. En la escala Fahrenheit , al punto de fusión del agua se le asigna un valor de 32ºF y al de ebullición 212 ºF. Entre estos dos

valores se hacen 180 divisiones iguales; cada una equivale a 1ºF. En la escala Kelvin , al punto de fusión del agua se le asigna un valor de 273ºK y al de ebullición 373ºK. Entre estos dos

valores se hacen 100 divisiones iguales; cada una equivale a 1ºK. En la escala Rankine , al punto de fusión del agua se le asigna un valor de de 492ºRa y al de ebullición 672ºRa. Entre estos

dos valores se hacen 180 divisiones iguales; cada una equivale a 1ºRa. Esta es la escala absoluta correspondiente a la Fahrenheit.

En la escala Reamur , al punto de fusión del agua se le asigna un valor de 0ºRe y al de ebullición 80ºRe. Entre estos dos valores se hacen 80 divisiones iguales; cada una equivale a 1ºRe.

Ecuaciones para conversión de temperaturas en las diferentes escalas

ºF = 9/5 ºC + 32 ºC = 5/9 (ºF – 32) ºK = ºC + 273 Ra = 9/5 ºC + 492

ºF = 1.8 ºC + 32 ºC = ºK - 273 ºRe = 4/5 ºC

Ejemplo: Pasar – 40 ºC a ºF, ºK, ºRa y ºRe

4- Cantidad de un gas: La cantidad de un gas se expresa en moles (n); ya que esta unidad es fácil obtenerla a partir de gramos o de número de moléculas de un compuesto.Cuando se habla de condiciones normales (C.N) en un gas, significa que la temperatura es de 0ºC o 273ºK y la presión es de 1 atm o 760 Torr.C.N de un gas: V= 22,4 L P= 1 atm T= 273 º K n = 1 mol

Propiedades de los gases

Las propiedades de la materia en estado gaseoso son:1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerzas de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.

P = F (dinas) = dinas /cm2

A (cm2)

4. Se dilatan. La energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.

Nota: El movimiento molecular y la gran separación entre las partículas en el estado gaseoso, permiten explicar propiedades tan importantes de él como:La compresión, o sea, la reducción de su volumen por acción de una fuerza externa.La difusión, o sea, la propiedad de expandirse por todo el volumen del recipiente que lo contiene.La dilatación, o sea, el aumento en volumen cuando se calienta.La elasticidad, o sea, la propiedad que tiene de recuperar su volumen cuando deja de actuar la presión que lo afectó.

Magnitudes utilizadas para los gases Interpretación del modelo propuesto por la teoria cinetica de los Gases

Modelo de los gases idealesA medida que se acumuló información sobre el comportamiento de los gases, los científicos elaboraron teorías o modelos para explicar sus propiedades.Como un modelo es una representación lo más simple y exacta posible de la realidad, el modelo sobre los gases debería explicar las leyes que cumplen y sus propiedades; difusión, dilatación, compresión.Un modelo que reúne los requisitos anteriores es el de la teoría cinética molecular. Dicho modelo formula los siguientes postulados:

1. gases están constituidos por moléculas que se encuentran ampliamente separadas unas de otras por un espacio vacío.2. Una molécula gaseosa es un punto pequeño en medio de un gran espacio. Por eso, el volumen de las moléculas

gaseosas es despreciable.3. En los gases no existen fuerzas de atracción entre las moléculas.4. Las moléculas de un gas se mueven a altas velocidades, al azar en todas direcciones, describen trayectorias rectas,

chocan entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene.5. Los choque de las moléculas son elásticos, por lo cual, no hay perdida de energía.

Cuando un gas cumple las leyes anteriores se comporta como un gas ideal o perfecto. Los gases que poseen las propiedades descritas en la teoría cinética-molecular, no existen; son gases ideales, están constituidos de moléculas que tienen masa y velocidad pero no volumen. Además, no tienen fuerzas de atracción o repulsión. En un recipiente cerrado el gas ideal se dispersa rápidamente y las moléculas rebotan sobre el interior de las paredes sin perder energía.Los gases reales existen, tienen volumen y fuerzas de atracción entre sus moléculas. Además, pueden tener comportamiento de ideales en determinadas condiciones: temperaturas altas y presiones muy bajas.El O2 y el H2 son gases reales que a altas temperaturas y a presiones muy bajas se asemejan en su comportamiento a los gases ideales.Los gases nobles: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, por su configuración electrónica, no tienen mucha fuerza de atracción entre sus moléculas, por esto tienen un comportamiento similar a los gases ideales.

ACTIVIDADTRABAJO INDIVIDUAL1. Hallar el volumen de una sustancia cuya masa es 44 g y cuya densidad 2 g / cm3

2. Hallar la densidad de una sustancia cuya masa es 50 g y ocupa un volumen de 5 cm3

3. El volumen de cierta cantidad de un gas es 0,05 litros. Cuál es el volumen de este gas en:a. ml b. cm3 c. dm3

Nota: 1 L = 1000 cm3 = 1000 ml = 1 dm3

4. El alcohol etílico hierve a 351,5 ºK y se congela a 156 ºK y a una atmósfera de presión. En ºC ¿a cuánto equivalen estas temperaturas?5. Pasar a ºF; 25 ºC, 70 ºC; Pasar a ºC; 10 ºK, 25 ºK; Pasar a ºK; 100 ºC, 150 ºC; Pasar a ºC; 78ºK, 47 ºK, -130 ºK, -50 ºK; Pasar a ºK ; 20 ºF, -70 ºF6. La presión de un neumático de automóvil es de 4 atm. ¿A cuánto equivale en cm de Hg?, ¿en mm de Hg y en unidades Torr? Nota: 1 atm = 76 cm Hg = 760 mm Hg = 760 Torr7. El dial de un cilindro que contiene O2, señala 5 atm a 20 ºC. ¿Cuánto indica en mm de Hg y en ºK?8. A cuántas moles equivalen: a- 18 g de Na2SO4 b- 25 g de SO2 c- 39 g de H2O d- 48 g de H3PO4 e- 500 g de H2S9. A cuántos gramos equivalen: a- 0,5 moles de H2 b- 3 moles de CO2 c- 12 moles de K3PO4 d- 0,1 moles de H2SO4.10. Escribe las diferencias que existen entre el estado sólido, líquido y gaseoso en: a- organización de las moléculas b-. movimiento de las moléculas c- difusión d- densidad e- forma f- volumen11. Complete los siguientes enunciados

a- Los estados fundamentales de la materia son: _______________, ______________, ____________________________b- El estado pastoso es: _________________________________________ Ej. ____________________________________c- El estado de plasma es: _______________________________________ Ej. ___________________________________

12. El estado gaseoso utiliza 4 magnitudes a saber: a- El volumen (V) es: ________________________________________________su unidad es _______________________ b- La cantidad de un gas (n), se expresa en ________________________________________________________________

Magnitudes Unidades C.N.

Presión 1 atm=760 mm de Hg 760 Torr

1 atm

Volumen Litros 22,4 L

Masa Moles 1 mol

Temperatura ºK 273 ºk

c- La temperatura (T) es: ____________________________________________________________________________ se determina con__________________________________ y su unidad es _______________________________________ d- La presión (P) es: _______________________________________________su unidad es _________________________ e- La presión atmosférica es __________________________________________________________________________ se determina con ________________________________ inventado por _________________________________________ f- La presión sobre menor superficie es _________________________ y sobre mayor superficie es __________________ _____________________________________________________ explique utilizando cuchillos, martillo, tacón puntilla y Plataformas _________________________________________________________________________________________ g- La presión atmosférica a nivel del mar es __________ y la presión es de ___________ atm y hay _________________ cantidad de oxígeno. h- La presión atmosférica al ascender en la montaña es de _________________ mm de Hg ________________________ y hay ___________________________ cantidad de oxígeno. i- La presión en un líquido que tiene mayor área es _______________________________ y la presión de un líquido que tiene menor área es __________________________________________________________________________________ j- El elemento más abundante en la corteza terrestre es un gas llamado _____________________________________ que tiene 3 isótopos a saber __________________________, ___________________________, ________________________

13. Del oxígeno escriba su estado natural, sus isótopos, obtención en el laboratorio (ecuación) e Importancia.14. Escriba sobre el O3 sus propiedades, la obtención en el laboratorio y aplicaciones. Escriba la relación entre el O 3 y los

CFC (clorofluocarbonos)15. Haga los esquemas de los ciclos biogeoquímicos del S, del N2, P y H2O. Explique y sustente.16. Hable del H2, su estado natural, isótopos, propiedades, obtención en el laboratorio y aplicaciones.17. Hable de los gases nobles, escriba su distribución y configuración electrónica, además, escriba sobre las aplicaciones

de los gases nobles.18. Hable de la contaminación debido a las productos de la combustión y la contaminación debida a los gases expulsados

por los automóviles.

LEYES DE LOS GASESLas leyes que rigen el comportamiento de los gases ideales, se basa en la relación entre volumen, temperatura, presión y moles

LEY DE BOYLE – MARIOTE : En 1660 Robert Boyle encontró una relación inversa entre la presión y el volumen de un gas cuando su temperatura se mantiene constante. Esta ley establece que a temperatura constante, el volumen ocupado por una cantidad fija de un gas es inversamente proporcional a la presión ejercida sobre el. Matemáticamente se expresa:T = cte V ∞ 1 ∕ P → PV= K V1 ∕ V2 = P2 ∕ P1 → V1 P1 = V2 P2

V1 = volumen inicial V2 = volumen final P1 = presión inicial P2 = presión final

Como lo muestra la figura 1, cuando se somete un gas a una presión de 4 atmosferas el volumen del gas disminuye. Por lo tanto, a mayor presión menor volumen

Figura 1 . Gas sometido a presión de 4 atmosferas. En la figura 2, se observa que 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.

Figura 2. Gas sometido a presión de 1 atmósfera.

EJERCICIO1. Se desea comprimir 10 litros de oxígeno, a temperatura ambiente y una presión de 30 kPa, hasta un volumen de 500

ml. ¿Qué presión en atmósferas hay que aplicar?

P1= 30 kPa (1 atm / 101.3kPa) = 0.3 atm 500 ml= 0.5L.P1V1= P2V2P1= 0.3 atm V1= 10 LV2= 0.50 LDespejamos P2 y sustituimos.P2= P1 (V1/V2)P2= 0.3 atm (10L / 0.50L)= 6 atm

Ejemplos1. En un recipiente se tienen 30 litros de nitrógeno a 20ºC y a una atmósfera de presión. ¿A qué presión es necesario someter el gas para que su volumen se reduzca a 10 litros?Primero identificamos las condiciones iniciales y las condiciones finales del gas:Condiciones inicialesV1 = 30 litros P1 = 1 atm (760 mm Hg) T = 20 ºCCondiciones finalesV2 = 10 litros P2 = ? T = 20’ ºCLuego despejamos P2 de la expresión: V1 P1 = V2 P2 P2 = P1 V1 ∕ V2 finalmente remplazamosP2 = 1 atm x 30 litros ∕ 10 litros = 3 atm

2. ¿Cuál será el volumen final ocupado por 50 litros de oxígeno cuya presión inicial es de 560 mm de Hg y es comprimido hasta que la presión es de 2 atm? (la temperatura se mantiene constante durante todo el proceso) Primero identificamos las condiciones iniciales y las condiciones finales del gas. Condiciones iniciales V1 = 50 litros P1 = 560 mm de Hg Condiciones finales V2 = ? P2 = 2 atm Luego observamos una situación especial: P2 está expresada en unidades diferentes a P1, por lo tanto, debemos expresarla en atm o en mm de Hg. Para nuestro ejemplo vamos a expresar P2 en mm de Hg así:P2 = 2 atm x 760 mm de Hg ∕ 1 atm = 1520 mm de Hg A continuación despejamos V2 de la expresiónV1 P1 = V2 P2 V2 = V1 P1 ∕ P2 Finalmente remplazamos: V2 = 50 litros x 560 mm de Hg ∕ 1520 mm de Hg = 18.42 litros

ACTIVIDAD

1. Una muestra de un gas ocupa un volumen de 300 ml a una presión de 920 mm de Hg, a una temperatura de 14 ºC, si se disminuye la presión a 780 mm de Hg ¿Cuál es el volumen del gas?

2. Si una mol de un gas ocupa un volumen de 22,4 litros a 760 mm de Hg y 0 ºC ¿Qué volumen ocupará a 608 mm de Hg?3. Una masa de nitrógeno ocupa 10 litros bajo una presión de 730 mm de Hg. Determinar el volumen de la misma masa de un

gas a presión normal (760 mm de Hg), si la temperatura permanece constante.4. Una muestra de Hidrógeno gaseoso ocupa un volumen de 400 ml a una presión de 760 mm de Hg, ¿Cuál es el volumen de la

misma a una presión de 740 mm de Hg, si la temperatura permanece constante?5. Una cierta cantidad de gas está sometida a una presión de 2 atm, siendo su volumen de 2 litros ¿Cuál será la presión de este

gas si se le comprime hasta que adquiera un volumen de 95 ml?6. Un volumen de 5 litros de He a una presión de 1500 Torr y a una temperatura constante de 18ºC, fue sometida inicialmente

a una presión de 3 atm ¿Cuál será el volumen inicial?

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. Anuncio su famosa ley que dice “A presión constante el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta”

La expresión matemática de la ley de Charles es.V/T= k'k' es una constante.P = constante V ∞ T → V1 ∕ V2 = T1 ∕ T2 → V1 T2 = V2 T1

V1 = volumen inicial V2 = volumen final T1 = temperatura inicial T2 = temperatura final

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. Como se aprecia en la figura 3. A presión constante el volumen de un gas aumenta al aumentar la temperatura absoluta.

Figura 3. A presión constante el volumen de un gas aumenta con la temperatura.

EJERCICIO -1Un globo con volumen de 4 L a 25 oC reduce su volumen a 3.68 L cuando se introduce un buen rato en el refrigerador. ¿A qué temperatura está el refrigerador?V1/T1= V2/T2Se despeja T2

T2= T1 ( V2/V1)298K ( 3.68 L/ 4 L) = 274.1 K 274.1K= 1oC

Los datos muestran la relación entre La gráfica muestra la variación del volumen en La temperatura y el volumen función de la temperatura (ley Charles) (debes elaborar la grafica)

V(ml) T(oK)546 546373 373283 283274 274273 273272 272263 263173 1730 teórico 0

> V > T > V > T

EJERCICIO -2El volumen de un globo es de 6.5 litros a una temperatura de 20 ºC y a una atmósfera de presión. ¿Cuál es el volumen del globo si se disminuye la temperatura a 7 ºC?P = constante V1 = 6.5 litros T1 = 20ºC + 273 = 293ºKV ∞ V2 = ? T2 = 7ºC + 273 = 280ºK

V1 ∕ V2 = T1 ∕ T2 V2 T1 = V1 T2 V2 = V1 T2 ∕ T1 V2 = 6.5 litros x 280ºK ∕ 293ºK V2 = 6.2 litros

ACTIVIDAD1. Se tienen 5 gramos de un gas ideal a presión constante en un recipiente de 6.5 litros a 30ºC y calentamos el gas a 100ºC.

¿Cuál será el nuevo volumen del gas? R= 8 litros2. Resulta el siguiente problema: 15 gramos de un gas cuyo comportamiento es ideal, se hallan en un recipiente de 2.5 litros a

125ºC, si la temperatura se disminuye hasta -10ºC. ¿Cuál es el volumen final del gas? R= 16,52 litros3. Una masa de nitrógeno ocupa un volumen de 35 litros a -30ºC. ¿Cuál será su nuevo volumen cuando se aumenta la

temperatura a 66ºC, si el gas cumple con la ley de Charles? R= 48,82 litros4. Un globo de caucho se encuentra inflado con oxígeno y ocupa un volumen de 700 ml a una temperatura de 25ºC, si se

somete al enfriamiento, su temperatura disminuye hasta -5ºC. ¿Cuál es el nuevo volumen del gas? R= 629,53 ml5. Una masa de cloro se encuentra en un recipiente elástico de 22 litros a 50ºC. ¿Cuál es la temperatura del gas cuando se

expande a 30 litros? R= 440,45ºK6. Un gas ocupa un volumen de 4 litros a 110ºK. ¿Qué volumen ocupará el gas si la temperatura se duplica?

 

 

 

Dice “A temperatura constante el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión”

Estados de Agregación

Como sabemos, la materia puede presentarse en tres estados distintos: SÓLIDO, LIQUIDO y GASEOSO, caracterizándose el estado sólido por tener forma y volumen propios, el estado líquido por tener volumen propio y poder variar su forma, y el estado gaseoso por no tener forma ni volumen propios.

Desde el punto de vista molecular, el estado sólido viene definido por el hecho de que las fuerzas de atracción de las moléculas prevalecen sobre las fuerzas de repulsión de las mismas, mientras que en el estado líquido hay un equilibrio entre ambas fuerzas, lo que determina que las moléculas puedan deslizarse libremente unas sobre otras - carencia de forma propia - pero sin alejarse entre sí, causa por la que conserva su volumen.

Por lo que se refiere al estado gaseoso, las fuerzas de repulsión son mayores que las de atracción, de tal modo que las moléculas pueden moverse libremente en todas direcciones, lo que determina su falta de forma propia; este movimiento libre y

desordenado de las moléculas de una masa gaseosa hace que tampoco tenga volumen propio, volumen que se ve limitado únicamente por las paredes del recipiente que lo contiene.

Estados de Agregación

Como sabemos, la materia puede presentarse en tres estados distintos: SÓLIDO, LIQUIDO y GASEOSO, caracterizándose el estado sólido por tener forma y volumen propios, el estado líquido por tener volumen propio y poder variar su forma, y el estado gaseoso por no tener forma ni volumen propios.

Desde el punto de vista molecular, el estado sólido viene definido por el hecho de que las fuerzas de atracción de las moléculas prevalecen sobre las fuerzas de repulsión de las mismas, mientras que en el estado líquido hay un equilibrio entre ambas fuerzas, lo que determina que las moléculas puedan deslizarse libremente unas sobre otras - carencia de forma propia - pero sin alejarse entre sí, causa por la que conserva su volumen.

Por lo que se refiere al estado gaseoso, las fuerzas de repulsión son mayores que las de atracción, de tal modo que las moléculas pueden moverse libremente en todas direcciones, lo que determina su falta de forma propia; este movimiento libre y desordenado de las moléculas de una masa gaseosa hace que tampoco tenga volumen propio, volumen que se ve limitado únicamente por las paredes del recipiente que lo contiene.

Cambios de Estado

Una sustancia puede pasar del estado sólido al líquido, y de éste al gaseoso, siempre que se comunique a sus moléculas la energía suficiente apra equilibrar primero - estado líquido - y vencer después - estado gaseoso - las fuerzas de cohesión de sus moléculas.

Esta energía se suministra generalmente en forma de calor, dando lugar a los denominados cambios de estado progresivos, que son:

FUSIÓN: Paso de sólido a líquido.VAPORIZACIÓN: Paso de líquido a gas.SUBLIMACIÓN: Paso de sólido a gas.

Los cambios de estado provocados por la pérdida de calor tiene lugar en sentido inverso a los anteriores; se denominan cambios de estado regresivos, y son:

SOLIDIFICACIÓN: Paso de líquido a sólido.LICUACIÓN: Paso de gas a líquido.SUBLIMACIÓN: Paso de gas a sólido.

Los dos tipos de sublimación, esto es, el cambio de sólido a gas o a la inversa, sin pasar por el estado líquido, son fenomenos poco frecuentes, de los que no nos ocuparemos.

El calor añadido o extraído para los cambios de estado a partir de la ruptura estructural, se denomina CALOR LATENTE, puesto que no produce variación en la temperatura.

 

El ejemplo más natural lo podemos ver en el agua.

La temperatura y la presión a que están expuestas las sustancias determinan si se encuentran en estado sólido, líquido o gaseoso.

Sustancias diferentes tienen diferentes puntos de solidificación, de fusión, evaporización, etc.

La cantidad de calor que se da o se quita a una sustancia para que se cambie de estado se llama calor latente.

Mientras un cuerpo cambia de estado, su temperatura permanece constante.

El agua hierve a la presión atmosférica de 100 &degC.

Si la presión desciende por debajo de la atmosférica, el punto de ebullición del agua será más bajo que 100 &degC.

Consecuentemente, si la presión sube por encima de la atmosférica, el agua hierve a más de 100 &degC.

Al igual que le sucede al agua, esto es válido para todos los líquidos.

El agua en su punto de ebullición se llama también líquido saturado.

Fuente de información: 

CURSO DE AIRE ACONDICIONADO