Fisica Diferenciada 2008

1. Gases Ideales y sus Propiedades:

El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resulta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numero de moles (n).

1.1 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 fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.

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

1.2. Variables que afectan su comportamiento:

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

2. 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 uno 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.

3. CANTIDAD: La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.

4. VOLUMEN: Es el espacio ocupado por un cuerpo. En una gas ideal (es decir, el gas cuyo comportamiento queda descrito exactamente mediante las leyes que plantearemos mas adelante), el producto PV dividido por nT es una constante, la constante universal de los gases, R . EL valor de R depende de las unidades utilizadas para P, V, n y T. A presiones suficientemente bajas y a temperaturas suficientemente altas se ha demostrado que todos los gases obedecen las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac, las cuales relacionan el volumen de un gas con la presión y la temperatura.

5. DENSIDAD: Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.

1.3. Unidades de medidas usadas por las variables:

1. PRESIÓN : La presión podrá expresarse en muy diversas unidades, tales como:kg/cm², psi, cm de columna de agua, pulgadas o cm de Hg, bar y como ha sido denominada en términos internacionales, en Pascales (Pa), como la medida estándar según la 3ra Conferencia General de la Organización de Metrología Legal.

La presión puede también expresarse en Atmósfera (ATM) 1 ATM = 101325 PA o en bares (bar) 1bar = 100 Kpa.

Dado que el Pascal (Newton/m²), es la unidad estándar, las equivalencias de las demás medidas las expresaremos en función de esta medida, a continuación:

1 Pa=0,00014 psi
1 Pa=0,0039 pulgadas de agua
1 Pa=0,00029 pulgadas de Hg
1 Pa=0,987x10^-5 Atmf
1 Pa=0,102x10^-4 kg/cm²
1 Pa=0,01 cm de agua
1 Pa=0,0075 mm de Hg
1 Pa=10^-5 Bar

2. TEMPERATURA: En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de temperatura es el kelvin. Sin embargo, fuera del ámbito científico el uso de otras escalas de temperatura es común el uso de la escala Celsius (antes llamada centígrada) y en los países anglosajones, la escala Fahrenheit. También existe la escala Rankine (°R) que establece su punto de referencia en el mismo punto de la escala Kelvin, es la escala utilizada en el Sistema Inglés Absoluto. Una diferencia de temperatura de un kelvin equivale a una diferencia de un grado centígrado.

3. CANTIDAD: La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos o kilogramos.

 

4. VOLUMEN: La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico y/o centímetro cúbico , aunque temporalmente también acepta el litro y el mililitro que se utilizan comúnmente en la vida práctica.

m3 = 1000 litros = 1000 centímetros cúbicos (c.c) 1c.c = 1 mililitro

5. DENSIDAD: Su unidad en el Sistema Internacional de unidades es el Kg. /m³ y/o g/cm^3.