Fig.1. Stephen Hawking

Colegio Gran Bretaa

Profesor: Sr. Luis Fica

Profesor en Prctica: Sr. Samuel Sanhueza Haro

Gua de Aprendizaje Cuarto Ao Medio Fsica

Gases Ideales y sus Leyes

Nombre:

Curso: Fecha: ..

I. Actividad Individual: En Primer lugar, Podras decirme cuntos y cules

son los estados de la materia? (2 puntos)

Sabias que

La mayora de los objetos se dilatan o se contraen cuando sufren

cambios de temperatura (aumenta o disminucin). Estas contracciones o

expansiones de los cuerpos son de tres tipos: lineal, superficial y

volumtrica. Por lo general, los lquidos aumentan su volumen al

aumentar la temperatura y tienen coeficientes de dilatacin volumtrica

aproximadamente 10 veces ms grandes que el de los slidos. En lo

anterior se relacionan conceptos de presin, volumen y temperatura;

estos tres son las llamadas VARIABLES TERMODINMICAS.

Hola, Soy el astrofsico Stephen Hawking. Mi

trabajo lo he realizado en cosmologa; sino

sabes lo que es, se trata de saber acerca del

universo; todo lo que ocurre en l. Pero ahora

te invito a conocer sobre los gases y cmo

podemos controlarlos mediante la

experimentacin y las leyes que los rigen.

II. Actividad en equipo. Observa las imgenes que aparecen a continuacin que

representan equipo de laboratorio y luego pinta de colores los diferentes

estados de la materia con las siguientes claves: De azul los gases, de caf los

slidos y con rojo los lquidos. (6 puntos)

Te cuento que: Cuando se tiene un gas en particular de cierta masa m, contenido en un recipiente de volumen V, a una presin P y a una temperatura T; hablamos que estas tres variables son las llamadas VARIABLES TERMODINMICAS (PVT). Donde la ecuacin que relaciona estas tres cantidades se denomina ECUACIN DE ESTADO, que por lo general es una ecuacin muy complicada; pero si el gas se mantiene a baja presin (baja densidad), se puede obtener una ecuacin experimental ms simple. Por lo general a un gas a baja densidad se le llama GAS IDEAL. La mayora de los gases a temperatura ambiente y a presin atmosfrica, se comportan aproximadamente como gases ideales. Cuando se tiene una cantidad de gas en un volumen dado; este se expresa en trminos del nmero de moles, n.

Se define un mol de cualquier sustancia a la masa que contiene un nmero de molculas, llamado nmero de Avogadro; en honor a Amadeo Avogadro, italiano, 1776-

1856. Este nmero (tambin simbolizado con N o No) tiene un valor aproximado de . Para conocer el nmero de moles de cierto gas es til la siguiente expresin:

.................. (1)

Siendo m la masa de esta sustancia y PM es la masa o peso molecular de dicha

sustancia en estudio, comnmente medida en g/mol. Por ejemplo, el peso molecular del

oxgeno, es 32 g/mol, entonces la masa de un mol de oxgeno es:

Para establecer la ecuacin de estado de un gas ideal, se debe tener presente un gas

encerrado en un envase cilndrico, cuyo volumen puede variar por medio de un mbolo

mvil, como se muestra en la figura 4. Se parte de la base que el cilindro no tiene fugas,

por lo tanto la masa del gas permanece constante. Para este sistema, experimentalmente

se encuentra que:

a) Si la temperatura T se mantiene constante, su presin P es inversamente proporcional

a su volumen V, es decir PV = cte; esta es la ley de Boyle de los gases (Robert Boyle,

ingls, 1627-1691).

b) Si la presin P del gas se mantiene constante, su volumen V es directamente

proporcional a la temperatura T, es decir V/T = cte; esta es la ley de Charles de los

gases (Jacques Charles, francs, 1746-1823).

c) Si el volumen V se mantiene constante, la presin P del gas es directamente

proporcional a su temperatura T, es decir P/T = cte; esta es la ley de Gay-Lussac de los

gases (Louis Gay-Lussac, francs, 1778-1850).

Estos resultados pueden resumirse en la siguiente ecuacin de estado de un gas ideal, de

la forma:

.. (2)

Donde R es una constante para un gas especfico, que se puede obtener en forma

experimental, y T es la temperatura absoluta. Los experimentos con diferentes gases

demuestran que cuando la presin se aproxima a cero, la cantidad PV/nT tiende al mismo

valor de R para todos los gases. Por esta razn es que R se llama constante universal

de los gases. En el SI donde la presin se mide en Pa y el volumen en m3, el valor y la

unidad de medida de R es:

R = 8.31 J/(mol K)

Si la presin se mide en atmsfera y el volumen en litros, Lt, entonces el valor de la

constante universal de los gases es: R = 0.0821 (atm lt)/(mol K).

Utilizando la siguiente relacin ; siendo N el nmero total de molculas, n el

nmero de moles y . Se puede escribir la ecuacin de estado, ya que como:

(3)

Se define la constante de Boltzmann k (Ludwing Boltzmann, austriaco, 1844- 1906) como:

(4)

Con estos resultados, la ecuacin de estado de un gas ideal se puede escribir entonces como:

(5) NO OLVIDAR QUE : Se ha definido un gas ideal como aquel que obedece la ecuacin de estado. En la naturaleza no existe un gas ideal; pero este concepto de gas ideal es muy til, ya que los gases reales a bajas presiones se comportan aproximadamente como gases ideales.

III. Actividad Grupal. Realiza los siguientes ejercicios relacionados con las leyes

de los gases y conversiones de unidades.( 2 puntos c/u; 14 puntos en total)

Ten presente las siguientes conversiones de unidades:

a) Se tiene hidrgeno lquido contenido en cilindros metlicos. Este combustible

ocupa un volumen de . Expresar dicha cantidad en , y .

b) La temperatura promedio mensual mnima en Concepcin es aproximadamente 6

C y se produce en agosto y la mxima es 24 C y se produce en enero. Un gringo

quiere conocer estos valores en grados Fahrenheit. Hacer la conversin

c) Un envase de desodorante cerrado hermticamente, contiene un volumen de 200

cm3 de un gas ideal comprimido a una presin de 2 atmsferas, en un ambiente a

23 C. En esas condiciones se tira al fuego, donde alcanza una temperatura de

127 C. Calcular la presin dentro del envase. Despreciar cualquier cambio de

volumen del envase.

d) A la presin de 3 atm y 20 C, una cierta masa gaseosa ocupa un volumen de 30

litros. Calcula el volumen que ocupara en condiciones normales. Sabiendo que las

condiciones normales son de presin: 1 atm y de temperatura: 0 [C]= 273 [K].

e) Calcula la masa molecular de un gas, sabiendo que 32,7 g del mismo ocupan a

50C y 3040 mm de Hg de presin un volumen de 6765 ml.

f) La densidad de cierto gas encerrado en un cilindro es de 10.000 ; teniendo

una masa igual a 100 [g]. Qu volumen tiene dicho gas encerrado en el cilindro?

g) La temperatura normal del cuerpo humano es 98.6 F. Un nio con fiebre puede

registrar 102 F. Expresar esos valores en grados Celsius.

Po IV. Actividad Individual: Piensa y luego responde: Qu unidades de medida y

que nuevos conceptos conoces ahora? Menciona 6. ( 3 unidades de medida y

3 conceptos).(2 puntos por respuestas; 4 puntos en total)

V. Actividad Individual: para terminar esta gua debes opinar sobre tu trabajo,

para esto debers contestar el siguiente cuadro y responder a cada aspecto.

Marca con una X la opinin que te represente. Recuerda que es necesario

acta con honestidad! (1 punto cada una).

Aspecto Lo logr Me falta

1.Realice todas las actividades de la gua

2. Realice las actividades de manera secuencial

3 .Escuche las opiniones de mis compaeros

4: Trabaje individualmente cuando corresponda

5. Trabaje en equipo cuando corresponda

6. Pude explicar a alguien lo que aprend de la gua