SlideShare una empresa de Scribd logo
Universidad Mayor de San Andres Materia: Química
Facultad de Ingeniería EL ESTADO GASEOSO Y SUS LEYES
Curso Preuniversitario Gestión 2020
Página 1Ing. Luis Fernando Perez A.
Ing. Gladys J. Quisbert Gonzales
Elaborado por:
RESUMEN: EL ESTADO GASEOSO
Gases monoatómicos: Los gases nobles son especies monoatómicas se encuentran
normalmente en la naturaleza como átomos aislados (He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn).
Gases Diatómicos: Aquellos elementos que se combinan con otro átomo del mismo
elemento para ser estables.: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2.
Gases poliatómicos: Por ejemplo: CO, CO2, HCl, NH3 y CH4, o los alótropos como el O3, etc.
1 Características físicas de los gases
✓ Adoptan la forma y ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.
✓ Los gases son los más compresibles de los estados de la materia.
✓ La densidad de los gases es mucho menor que los sólidos y líquidos.
✓ Si se introducen dos o más gases en un mismo recipiente, estos se mezclan uniformemente.
2 Variables de estado
Volumen (V): los gases adoptan la forma y ocupan el volumen del recipiente que los contiene.
Temperatura (T): En gases se trabaja con temperaturas absolutas, principalmente Kelvin (K).
𝑲 − 𝟐𝟕𝟑
𝟓
=
𝑅 − 492
9
=
℉ − 32
9
=
℃
5
=
°𝑅𝑒
4
Número de moles (n): 𝑛 =
𝑀𝑎𝑠𝑎
𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟
=
𝑚
𝑀
Presión (P): Se define como la fuerza perpendicular (F) ejercida sobre el área (A): 𝑷 =
𝑭
𝑨
La presión de un gas es homogénea y se origina por el choque que realizan las moléculas
contra las paredes del recipiente que los contiene.
Unidades de Presión: En el S.I. 1 [𝑃𝑎] = 1
𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛
𝑚2
= 1 [
𝑁
𝑚2
]
1 atmósfera = 760 (mmHg) 1 atmósfera = 1,01325x106 (dina/cm2)
1 atmósfera = 1,01325x105 (Pa) = 101,325 kPa 1 atmósfera = 1,033 (Kgf /cm2)
1 atmósfera = 1,01325x105 (N/m2) 1 atmósfera = 10,33 (m de H2O)
1 atmósfera = 1,01325 bar 1 Torricelli = 1 (mmHg)
1 atmósfera = 14,7 (lbf /plg2) 1 atmósfera = 1,01325x105 (J/m3)
1 atmósfera = 14,7 (PSI) 1 bar = 1x105 Pa
La presión hidrostática de un fluido es igual a: 𝑃 = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ ℎ
Dónde: P = Presión del fluido (gas o líquido); ρ = densidad; h = altura del fluido; g= 9,81 m/s2.
Tipos de presión: 𝑃𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑔𝑎𝑠 = 𝑃𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎 ± 𝑃 𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
Si: Pgas < Patm la presión del gas se denomina presión de vacío
Presión atmosférica o barométrica, es el peso del aire que se ejerce sobre la superficie terrestre.
Atmósfera es la presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mmHg de longitud y 1 cm2
de área a 0°C y 45° de latitud geográfica.
La presión manométrica es una presión relativa, diferencial que resulta de comparar la presión
total de un gas con la presión atmosférica.
3 Manómetros.
Manómetro de Hg
vertical
𝑃𝑚𝑎𝑛 = ℎ 𝐻𝑔
Manómetro Hg inclinado
𝑃𝑚𝑎𝑛 = 𝐿 𝐻𝑔 𝑠𝑒𝑛𝛼
Manómetro de
sustancia X vertical
𝑃𝑚𝑎𝑛 =
𝜌 𝑋 ℎ 𝑋
𝜌 𝐻𝑔
Manómetro sustancia X
inclinado
𝑃𝑚𝑎𝑛 =
𝜌 𝑋
𝐿 𝑋 𝑠𝑒𝑛𝛼
𝜌 𝐻𝑔
4 Características del Modelo de gas ideal
✓ El volumen de las moléculas de los gases ideales es cero, pero no su masa.
✓ No hay fuerzas de atracción o entre las moléculas del gas.
✓ El choque entre las moléculas de un gas ideal no existe, y el choque entre las moléculas y las
paredes del recipiente que los contiene es completamente elástico.
✓ La trayectoria de las moléculas es completamente rectilínea.
Un gas real se comporta como ideal: a Bajas presiones (≤ 5 atm) y altas temperaturas (≥ 273 K)
5 Leyes de los gases ideales
5.1 Ley de Boyle (T y n constantes)
“A temperatura y número de moles constante, la presión
absoluta de un gas es inversamente proporcional al
volumen del gas”: Isotérmico = T constante
𝑃𝑖 ∗ 𝑉𝑖 = 𝑃𝑓 ∗ 𝑉𝑓
5.2 Ley de Charles: (P y n constantes)
“A presión absoluta y número de moles constante, el
volumen de un gas es directamente proporcional a la
temperatura absoluta del gas”.
Isobárico = Presión constante
𝑽𝒊
𝑻𝒊
=
𝑽 𝒇
𝑻 𝒇
5.3 Ley de Gay Lussac: (V y n constante)
“A volumen y número de moles constante, la
presión absoluta de un gas es directamente
proporcional a la temperatura absoluta del gas”.
Isocórico = Volumen constante
𝑷𝒊
𝑻𝒊
=
𝑷 𝒇
𝑻 𝒇
5.4 La Ley Combinada:
5.5 Hipótesis de Avogadro
“Volúmenes iguales de diferentes gases, que se encuentran a la misma presión y
temperatura, contienen el mismo número de moléculas (o átomos si el gas es monoatómico)”
5.6 Ley de Avogadro
“El volumen de un gas a temperatura y presión absoluta constantes es
directamente proporcional al número de moles de dicho gas”.
5.7 Condiciones Normales C.N.
En el estado gaseoso se presentan: Presión = 1 atmósfera; Temperatura = 0°C.
5.8 Volumen Molar
“Se denomina volumen molar al volumen ocupado por un mol de cualquier gas en determinadas
condiciones de presión y temperatura”, en condiciones normales el volumen molar es 22.4 Litros.
5.9 Ecuación General de los Gases Ideales
𝑃 𝑉 = 𝑛 𝑅 𝑇
En función al peso molecular del gas, masa o densidad.
𝑃 ∗ 𝑉 =
𝑚
𝑀
∗ 𝑅 ∗ 𝑇 𝑜 𝑃 ∗ 𝑀 = 𝜌 ∗ 𝑅 ∗ 𝑇
ro
Problemas con adición de gas: 𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜
Problemas con pérdida o extracción de gas: 𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑜
Recordar la densidad del aire: 1,29 g/L
6 Mezcla de gases
nM = n1 + n2 + n3 ……+ nn Para cualquier caso
Problemas con adición de gas en la mezcla: 𝑛 𝑀 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛 𝑀 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜
Problemas con extracción de gas en la mezcla: 𝑛 𝑀 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛 𝑀 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑜
6.1 Ley de Dalton o de las Presiones Parciales
“A Temperatura y volumen constantes, la presión total que ejerce una mezcla de gases ideales es
igual a la suma de las presiones parciales de los gases que componen dicha mezcla”.
PM = P1 + P2 + P3 +……+ Pn → (Solo si V y T ctte)
La ley también se puede enunciar así: En una mezcla de gases, cada gas ejerce una presión parcial
igual, a la presión que tendría si ocupase solo el mismo recipiente.
6.2 Fracción molar
Fracción molar Xi de cada componente en la mezcla, es la fracción del número de moles de un
determinado componente respecto al número total de moles de los componentes de la mezcla.
𝑥𝑖 =
𝑛𝑖
𝑛 𝑀
𝑥𝑖 =
𝑃𝑖
𝑃 𝑀
∑ 𝑥𝑖
𝑛
𝑖=1 = 1 o también 𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 + … … . +𝑥 𝑛 = 1
6.3 Peso Molecular Promedio de una mezcla gaseosa ( 𝑴 𝑴)
𝑀 𝑀 = 𝑥1 ∗ 𝑀1 + 𝑥2 ∗ 𝑀2 + 𝑥3 ∗ 𝑀3+ .… … + 𝑥 𝑛 ∗ 𝑀 𝑛
Dónde: x= Fracción molar; M= Peso molecular
6.4 Ley de Amagat (de los Volúmenes Parciales)
“Cuando los gases se encuentran a una determinada presión y temperatura constante, el volumen
total se determina como la suma de los volúmenes parciales de todos los componentes”.
VT = v1 + v2 + v3 ……+ vn 𝑥𝑖 =
𝑣𝑖
𝑉 𝑀
La composición volumétrica %𝒗𝒊 matemáticamente será igual al porcentaje molar %𝒙𝒊, el cual es
igual a la fracción molar multiplicado por 100%.
% 𝑣 𝑖
= % 𝑥 𝑖
= 𝑥𝑖 ∗ 100%
7 Gases húmedos (gh)
“Gas húmedo es una mezcla gaseosa homogénea compuesta por dos o más gases, en la cual uno
de los componentes es un vapor”
𝑛 𝑔ℎ = 𝑛 𝑔𝑠 + 𝑛 𝑣
Vapor (v), es el estado gaseoso de una sustancia, que en condiciones ambientales (aprox. P=1 atm
y T= 25°C) se encuentra en estado líquido y ocasionalmente en estado sólido.
Gas (gs), es el estado gaseoso de una sustancia, que en condiciones ambientales se encuentra en
estado gaseoso.
7.1.1 Presión parcial de vapor (Pv) y presión de vapor máxima ( 𝑷 𝒗
∗
)
Los valores de Pv que van aumentando paulatinamente hasta llegar al punto de saturación,
se denominan presión parcial de vapor.
𝑃𝑔ℎ = 𝑃𝑔𝑠 + 𝑃𝑣
Llamamos presión de vapor 𝑷 𝒗
∗
a la presión de vapor máxima alcanzada en la saturación, la cual
solo depende de la naturaleza del líquido y de la temperatura, y no así de las cantidades del líquido
y de vapor existentes.
Un gas está saturado cuando el vapor contenido en él, está en equilibrio dinámico con el líquido a
la temperatura y presión existentes”. φ = 100%.
7.1.2 Humedad Relativa (φ)
“Humedad relativa es la relación existente entre la presión parcial de vapor PV, y la presión
de vapor máxima PV* a una determinada temperatura”.
𝜑 =
𝑃𝑣
𝑃𝑣
∗ ∗ 100%
7.1.3 Humedad Absoluta (ψ)
“Humedad absoluta es la relación existente entre la masa de vapor y la masa de gas seco
encerrado en un sistema”.
𝜓 =
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑜
realizando cálculos: 𝜓 =
𝑃𝑣 𝑀 𝑣
𝑃 𝑔𝑠 𝑀 𝑔𝑠
𝑹 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟐
𝒂𝒕𝒎 ∗ 𝑳
𝑲 ∗ 𝒎𝒐𝒍
= 𝟔𝟐, 𝟒
𝒎𝒎𝑯𝒈 ∗ 𝑳
𝑲 ∗ 𝒎𝒐𝒍
= 𝟏, 𝟗𝟖𝟕
𝒄𝒂𝒍
𝑲 ∗ 𝒎𝒐𝒍
= 8,314
𝑚3
∗ 𝑃𝑎
𝐾 ∗ 𝑚𝑜𝑙
= 8,314
𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒
𝐾 ∗ 𝑚𝑜𝑙
hHg
hX; ρX α
α

Más contenido relacionado

PDF
Transferencia de calor
PPT
Presentacion gases
DOCX
04determinacion de la solubilidad de los solidos
PDF
1 gases ideales y reales
PDF
Regla de las fases
PPTX
Estequiometría, conceptos básicos y ejercicios
PDF
Conduccion en estado_estacionario
PPT
CLASIFICACION DE REACCIONES QUIMICAS
Transferencia de calor
Presentacion gases
04determinacion de la solubilidad de los solidos
1 gases ideales y reales
Regla de las fases
Estequiometría, conceptos básicos y ejercicios
Conduccion en estado_estacionario
CLASIFICACION DE REACCIONES QUIMICAS

La actualidad más candente (20)

PPTX
Equilibrio de Fases: Líquido-Vapor
PDF
Metodos de analisis termico
PDF
Pesos moleculares de gases
PPTX
Estequiometria 4
PPTX
Entalpía
PPS
34 Grupo 17 10 06 05
PDF
Problemas resueltos de equilibrio térmico
PPTX
Mecanismos de transferencia
PPT
Ley de los gases ideales (1)
PDF
Ejercicios de cinetica 2
PDF
(C) 2002 dr jm fernandez maneres
PDF
Cinética y Equilibrio Químico (QM17 - PDV 2013)
PPTX
Relación Kp y temperatura - Ecuacion Van't Hoff
PDF
Formulario termodinamica
PPT
Densidad de una mezcla
DOCX
Practica catalisis 5
PPTX
Cinética química. velocidad de reacción
PPTX
Entropía
PPT
3 º y 4º clase tema 9
DOCX
Acidez de los cationes metalicos
Equilibrio de Fases: Líquido-Vapor
Metodos de analisis termico
Pesos moleculares de gases
Estequiometria 4
Entalpía
34 Grupo 17 10 06 05
Problemas resueltos de equilibrio térmico
Mecanismos de transferencia
Ley de los gases ideales (1)
Ejercicios de cinetica 2
(C) 2002 dr jm fernandez maneres
Cinética y Equilibrio Químico (QM17 - PDV 2013)
Relación Kp y temperatura - Ecuacion Van't Hoff
Formulario termodinamica
Densidad de una mezcla
Practica catalisis 5
Cinética química. velocidad de reacción
Entropía
3 º y 4º clase tema 9
Acidez de los cationes metalicos
Publicidad

Similar a 0 formulario gases 2020 (20)

PPT
Aire Julio 31 Julio[1]
PPTX
GASES, sus aplicaciones, propiedades, formulas , problemas
PDF
7265775 ingenieria-del-gas-natural
PDF
14_GASES_-_64bafc86878f7694n2c7ac869.pdf
PDF
Gases ideales presentación.pdf
PPT
ESTADOGASPPT
DOCX
EL ESTADO GASEOSO: GASES REALES E IDEALES Y PRESION, TEMPERATURA Y VOLUMEN
DOC
Aspectos anatomo fisiologicos del aparato respiratorio
DOC
Aspectos anatomo fisiologicos del aparato respiratorio
PPTX
Teoria de los gases ideales comportamiento
PPT
PPTX
Los gases
PDF
QUÍMICA SEM 19.pdf
PPTX
Unidad Temática 3 Estados de la materia.pptx
PPT
PDF
1 Generalidades Gases 1
PPT
PPT
LOS gases ideales termodinamica I BIOFISICA
PPT
gases ideales universidad de los andes la paz
Aire Julio 31 Julio[1]
GASES, sus aplicaciones, propiedades, formulas , problemas
7265775 ingenieria-del-gas-natural
14_GASES_-_64bafc86878f7694n2c7ac869.pdf
Gases ideales presentación.pdf
ESTADOGASPPT
EL ESTADO GASEOSO: GASES REALES E IDEALES Y PRESION, TEMPERATURA Y VOLUMEN
Aspectos anatomo fisiologicos del aparato respiratorio
Aspectos anatomo fisiologicos del aparato respiratorio
Teoria de los gases ideales comportamiento
Los gases
QUÍMICA SEM 19.pdf
Unidad Temática 3 Estados de la materia.pptx
1 Generalidades Gases 1
LOS gases ideales termodinamica I BIOFISICA
gases ideales universidad de los andes la paz
Publicidad

Último (20)

PDF
PRINCIPIOS ORDENADORES_20250715_183000_0000.pdf
PPTX
CNE-Tx-ZyD_Comite_2020-12-02-Consolidado-Version-Final.pptx
PDF
METODOLOGÍA DE INVESTIGACION ACCIDENTES DEL TRABAJO.pdf
PDF
Módulo V. Tema 2. Disruptive & Transformation 2024 v.0.4.pdf
PPTX
EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL - LEY LABORAL.pptx
PPTX
TECNOLOGIA EN CONSTRUCCION PUBLICO Y PRIVADA
PPTX
Cómo Elaborar e Implementar el IPERC_ 2023.pptx
PPTX
PPT PE 7 ASOCIACIONES HUAMANGA_TALLER DE SENSIBILIZACIÓN_20.04.025.pptx
PPTX
Identificacion de Peligros mediante GTC 45
PDF
SESION 9 seguridad IZAJE DE CARGAS.pdf ingenieria
PDF
Clase 2 de abril Educacion adistancia.pdf
PDF
manual-sostenibilidad-vivienda-yo-construyo (1).pdf
PDF
TRABAJO DE ANÁLISIS DE RIESGOS EN PROYECTOS
PDF
MODULO 1 Base Legal Nacional y sus aplicaciones.pdf
PPTX
MANEJO DE QUIMICOS Y SGA GRUPO Mnsr Aleman.pptx
PPTX
PPT SESIÓN 6 Los Injertos.- Micropropagación e Injertos Clonales.pptx
PPTX
Investigacioncientificaytecnologica.pptx
PPTX
TRABAJOS DE ALTO RIESGO ELEC - LOTO.pptx
PDF
2. FICHA EMERGTENCIA VIAL PUCABAMBA - PAN DE AZUCAR.pdf
PDF
Diseño y Utiliación del HVAC Aire Acondicionado
PRINCIPIOS ORDENADORES_20250715_183000_0000.pdf
CNE-Tx-ZyD_Comite_2020-12-02-Consolidado-Version-Final.pptx
METODOLOGÍA DE INVESTIGACION ACCIDENTES DEL TRABAJO.pdf
Módulo V. Tema 2. Disruptive & Transformation 2024 v.0.4.pdf
EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL - LEY LABORAL.pptx
TECNOLOGIA EN CONSTRUCCION PUBLICO Y PRIVADA
Cómo Elaborar e Implementar el IPERC_ 2023.pptx
PPT PE 7 ASOCIACIONES HUAMANGA_TALLER DE SENSIBILIZACIÓN_20.04.025.pptx
Identificacion de Peligros mediante GTC 45
SESION 9 seguridad IZAJE DE CARGAS.pdf ingenieria
Clase 2 de abril Educacion adistancia.pdf
manual-sostenibilidad-vivienda-yo-construyo (1).pdf
TRABAJO DE ANÁLISIS DE RIESGOS EN PROYECTOS
MODULO 1 Base Legal Nacional y sus aplicaciones.pdf
MANEJO DE QUIMICOS Y SGA GRUPO Mnsr Aleman.pptx
PPT SESIÓN 6 Los Injertos.- Micropropagación e Injertos Clonales.pptx
Investigacioncientificaytecnologica.pptx
TRABAJOS DE ALTO RIESGO ELEC - LOTO.pptx
2. FICHA EMERGTENCIA VIAL PUCABAMBA - PAN DE AZUCAR.pdf
Diseño y Utiliación del HVAC Aire Acondicionado

0 formulario gases 2020

  • 1. Universidad Mayor de San Andres Materia: Química Facultad de Ingeniería EL ESTADO GASEOSO Y SUS LEYES Curso Preuniversitario Gestión 2020 Página 1Ing. Luis Fernando Perez A. Ing. Gladys J. Quisbert Gonzales Elaborado por: RESUMEN: EL ESTADO GASEOSO Gases monoatómicos: Los gases nobles son especies monoatómicas se encuentran normalmente en la naturaleza como átomos aislados (He, Ne, Ar, Kr, Xe y Rn). Gases Diatómicos: Aquellos elementos que se combinan con otro átomo del mismo elemento para ser estables.: H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2. Gases poliatómicos: Por ejemplo: CO, CO2, HCl, NH3 y CH4, o los alótropos como el O3, etc. 1 Características físicas de los gases ✓ Adoptan la forma y ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene. ✓ Los gases son los más compresibles de los estados de la materia. ✓ La densidad de los gases es mucho menor que los sólidos y líquidos. ✓ Si se introducen dos o más gases en un mismo recipiente, estos se mezclan uniformemente. 2 Variables de estado Volumen (V): los gases adoptan la forma y ocupan el volumen del recipiente que los contiene. Temperatura (T): En gases se trabaja con temperaturas absolutas, principalmente Kelvin (K). 𝑲 − 𝟐𝟕𝟑 𝟓 = 𝑅 − 492 9 = ℉ − 32 9 = ℃ 5 = °𝑅𝑒 4 Número de moles (n): 𝑛 = 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑐𝑢𝑙𝑎𝑟 = 𝑚 𝑀 Presión (P): Se define como la fuerza perpendicular (F) ejercida sobre el área (A): 𝑷 = 𝑭 𝑨 La presión de un gas es homogénea y se origina por el choque que realizan las moléculas contra las paredes del recipiente que los contiene. Unidades de Presión: En el S.I. 1 [𝑃𝑎] = 1 𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛 𝑚2 = 1 [ 𝑁 𝑚2 ] 1 atmósfera = 760 (mmHg) 1 atmósfera = 1,01325x106 (dina/cm2) 1 atmósfera = 1,01325x105 (Pa) = 101,325 kPa 1 atmósfera = 1,033 (Kgf /cm2) 1 atmósfera = 1,01325x105 (N/m2) 1 atmósfera = 10,33 (m de H2O) 1 atmósfera = 1,01325 bar 1 Torricelli = 1 (mmHg) 1 atmósfera = 14,7 (lbf /plg2) 1 atmósfera = 1,01325x105 (J/m3) 1 atmósfera = 14,7 (PSI) 1 bar = 1x105 Pa La presión hidrostática de un fluido es igual a: 𝑃 = 𝜌 ∗ 𝑔 ∗ ℎ Dónde: P = Presión del fluido (gas o líquido); ρ = densidad; h = altura del fluido; g= 9,81 m/s2. Tipos de presión: 𝑃𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑔𝑎𝑠 = 𝑃𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓é𝑟𝑖𝑐𝑎 ± 𝑃 𝑚𝑎𝑛𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 Si: Pgas < Patm la presión del gas se denomina presión de vacío Presión atmosférica o barométrica, es el peso del aire que se ejerce sobre la superficie terrestre. Atmósfera es la presión ejercida por una columna de mercurio de 760 mmHg de longitud y 1 cm2 de área a 0°C y 45° de latitud geográfica. La presión manométrica es una presión relativa, diferencial que resulta de comparar la presión total de un gas con la presión atmosférica. 3 Manómetros. Manómetro de Hg vertical 𝑃𝑚𝑎𝑛 = ℎ 𝐻𝑔 Manómetro Hg inclinado 𝑃𝑚𝑎𝑛 = 𝐿 𝐻𝑔 𝑠𝑒𝑛𝛼 Manómetro de sustancia X vertical 𝑃𝑚𝑎𝑛 = 𝜌 𝑋 ℎ 𝑋 𝜌 𝐻𝑔 Manómetro sustancia X inclinado 𝑃𝑚𝑎𝑛 = 𝜌 𝑋 𝐿 𝑋 𝑠𝑒𝑛𝛼 𝜌 𝐻𝑔 4 Características del Modelo de gas ideal ✓ El volumen de las moléculas de los gases ideales es cero, pero no su masa. ✓ No hay fuerzas de atracción o entre las moléculas del gas. ✓ El choque entre las moléculas de un gas ideal no existe, y el choque entre las moléculas y las paredes del recipiente que los contiene es completamente elástico. ✓ La trayectoria de las moléculas es completamente rectilínea. Un gas real se comporta como ideal: a Bajas presiones (≤ 5 atm) y altas temperaturas (≥ 273 K) 5 Leyes de los gases ideales 5.1 Ley de Boyle (T y n constantes) “A temperatura y número de moles constante, la presión absoluta de un gas es inversamente proporcional al volumen del gas”: Isotérmico = T constante 𝑃𝑖 ∗ 𝑉𝑖 = 𝑃𝑓 ∗ 𝑉𝑓 5.2 Ley de Charles: (P y n constantes) “A presión absoluta y número de moles constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas”. Isobárico = Presión constante 𝑽𝒊 𝑻𝒊 = 𝑽 𝒇 𝑻 𝒇 5.3 Ley de Gay Lussac: (V y n constante) “A volumen y número de moles constante, la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas”. Isocórico = Volumen constante 𝑷𝒊 𝑻𝒊 = 𝑷 𝒇 𝑻 𝒇 5.4 La Ley Combinada: 5.5 Hipótesis de Avogadro “Volúmenes iguales de diferentes gases, que se encuentran a la misma presión y temperatura, contienen el mismo número de moléculas (o átomos si el gas es monoatómico)” 5.6 Ley de Avogadro “El volumen de un gas a temperatura y presión absoluta constantes es directamente proporcional al número de moles de dicho gas”. 5.7 Condiciones Normales C.N. En el estado gaseoso se presentan: Presión = 1 atmósfera; Temperatura = 0°C. 5.8 Volumen Molar “Se denomina volumen molar al volumen ocupado por un mol de cualquier gas en determinadas condiciones de presión y temperatura”, en condiciones normales el volumen molar es 22.4 Litros. 5.9 Ecuación General de los Gases Ideales 𝑃 𝑉 = 𝑛 𝑅 𝑇 En función al peso molecular del gas, masa o densidad. 𝑃 ∗ 𝑉 = 𝑚 𝑀 ∗ 𝑅 ∗ 𝑇 𝑜 𝑃 ∗ 𝑀 = 𝜌 ∗ 𝑅 ∗ 𝑇 ro Problemas con adición de gas: 𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜 Problemas con pérdida o extracción de gas: 𝑛𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑜 Recordar la densidad del aire: 1,29 g/L 6 Mezcla de gases nM = n1 + n2 + n3 ……+ nn Para cualquier caso Problemas con adición de gas en la mezcla: 𝑛 𝑀 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛 𝑀 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 + 𝑛 𝑎𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑑𝑜 Problemas con extracción de gas en la mezcla: 𝑛 𝑀 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 = 𝑛 𝑀 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 𝑛 𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑖𝑑𝑜 6.1 Ley de Dalton o de las Presiones Parciales “A Temperatura y volumen constantes, la presión total que ejerce una mezcla de gases ideales es igual a la suma de las presiones parciales de los gases que componen dicha mezcla”. PM = P1 + P2 + P3 +……+ Pn → (Solo si V y T ctte) La ley también se puede enunciar así: En una mezcla de gases, cada gas ejerce una presión parcial igual, a la presión que tendría si ocupase solo el mismo recipiente. 6.2 Fracción molar Fracción molar Xi de cada componente en la mezcla, es la fracción del número de moles de un determinado componente respecto al número total de moles de los componentes de la mezcla. 𝑥𝑖 = 𝑛𝑖 𝑛 𝑀 𝑥𝑖 = 𝑃𝑖 𝑃 𝑀 ∑ 𝑥𝑖 𝑛 𝑖=1 = 1 o también 𝑥1 + 𝑥2 + 𝑥3 + … … . +𝑥 𝑛 = 1 6.3 Peso Molecular Promedio de una mezcla gaseosa ( 𝑴 𝑴) 𝑀 𝑀 = 𝑥1 ∗ 𝑀1 + 𝑥2 ∗ 𝑀2 + 𝑥3 ∗ 𝑀3+ .… … + 𝑥 𝑛 ∗ 𝑀 𝑛 Dónde: x= Fracción molar; M= Peso molecular 6.4 Ley de Amagat (de los Volúmenes Parciales) “Cuando los gases se encuentran a una determinada presión y temperatura constante, el volumen total se determina como la suma de los volúmenes parciales de todos los componentes”. VT = v1 + v2 + v3 ……+ vn 𝑥𝑖 = 𝑣𝑖 𝑉 𝑀 La composición volumétrica %𝒗𝒊 matemáticamente será igual al porcentaje molar %𝒙𝒊, el cual es igual a la fracción molar multiplicado por 100%. % 𝑣 𝑖 = % 𝑥 𝑖 = 𝑥𝑖 ∗ 100% 7 Gases húmedos (gh) “Gas húmedo es una mezcla gaseosa homogénea compuesta por dos o más gases, en la cual uno de los componentes es un vapor” 𝑛 𝑔ℎ = 𝑛 𝑔𝑠 + 𝑛 𝑣 Vapor (v), es el estado gaseoso de una sustancia, que en condiciones ambientales (aprox. P=1 atm y T= 25°C) se encuentra en estado líquido y ocasionalmente en estado sólido. Gas (gs), es el estado gaseoso de una sustancia, que en condiciones ambientales se encuentra en estado gaseoso. 7.1.1 Presión parcial de vapor (Pv) y presión de vapor máxima ( 𝑷 𝒗 ∗ ) Los valores de Pv que van aumentando paulatinamente hasta llegar al punto de saturación, se denominan presión parcial de vapor. 𝑃𝑔ℎ = 𝑃𝑔𝑠 + 𝑃𝑣 Llamamos presión de vapor 𝑷 𝒗 ∗ a la presión de vapor máxima alcanzada en la saturación, la cual solo depende de la naturaleza del líquido y de la temperatura, y no así de las cantidades del líquido y de vapor existentes. Un gas está saturado cuando el vapor contenido en él, está en equilibrio dinámico con el líquido a la temperatura y presión existentes”. φ = 100%. 7.1.2 Humedad Relativa (φ) “Humedad relativa es la relación existente entre la presión parcial de vapor PV, y la presión de vapor máxima PV* a una determinada temperatura”. 𝜑 = 𝑃𝑣 𝑃𝑣 ∗ ∗ 100% 7.1.3 Humedad Absoluta (ψ) “Humedad absoluta es la relación existente entre la masa de vapor y la masa de gas seco encerrado en un sistema”. 𝜓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑜 realizando cálculos: 𝜓 = 𝑃𝑣 𝑀 𝑣 𝑃 𝑔𝑠 𝑀 𝑔𝑠 𝑹 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟐 𝒂𝒕𝒎 ∗ 𝑳 𝑲 ∗ 𝒎𝒐𝒍 = 𝟔𝟐, 𝟒 𝒎𝒎𝑯𝒈 ∗ 𝑳 𝑲 ∗ 𝒎𝒐𝒍 = 𝟏, 𝟗𝟖𝟕 𝒄𝒂𝒍 𝑲 ∗ 𝒎𝒐𝒍 = 8,314 𝑚3 ∗ 𝑃𝑎 𝐾 ∗ 𝑚𝑜𝑙 = 8,314 𝑗𝑜𝑢𝑙𝑒 𝐾 ∗ 𝑚𝑜𝑙 hHg hX; ρX α α