7/17/2019 Propiedades Termicas

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LEYES DE LOS GASES

LEY DE BOYLE

La ley de Boyle representa la relación entre la presión y el volumen de un gas.

 establece que el volumen de una cantidad i!a de gas mantenida a unatemperatura constante" es inversamente proporcional a la presión.E#E$%LO& 'n globo inlado con un volumen de (")) L al nivel del mar *+"( atm, sede!a elevar a una altura de -") m" donde la presión es de casi ("/( atm.Suponiendo que la temperatura es constante durante el ascenso 01ual es elvolumen inal del globo2

3ecordamos de la ley de Boyle" que el producto %4 es una constante paratemperatura y numero de moles constante" por lo tanto es posible predecir cambios de volumen de un gas cuando es sometido a cambios de presión atemperatura constante mediante la siguiente relación&

P 1 V 1 = Cte = P 2  V 2   ; P 1 V 1 = P 2  V 2   (1)

P 1= 1atm; V 1= 0,55L; P 2 =0,40atm

V 2  = (P 1 V 1 )/P2 = (1 atm*0,55L)/(0,40 atm)=1,38 L

LEY DE CHARLES

“La e! "e C#a$e% $e&$e%e'ta a $ea' e't$e a tem&e$at+$a ! e -+me' "e +'

.a% 15arles descubrió que el volumen de una cantidad i!a de gas a una presiónconstante aumenta linealmente con la temperatura

En +6/6 7illiam 85omson" propuso una escala de temperatura absoluta" a5oraconocida como escala 9elvin. En esta escala" ( 9" que es conocida como ceroabsoluto" es igual a :;<="+) o1. En t>rminos de la escala 9elvin" la ley de 15arlespuede e?presarse como sigue& El volumen de una cantidad i!a de gas mantenida

a presión constante" es directamente proporcional a su temperatura absoluta.Establece que el volumen de un gas es directamente proporcional a sutemperatura absoluta" asumiendo que la presión se mantiene constante. Estoquiere decir que en un recipiente le?ible que se mantiene a presión constante" elaumento de temperatura conlleva un aumento de volumen.

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Se aplica en la respiración& cuando el aire entra en los pulmones" generalmentem@s calientes que el ambiente" se e?panden aumentando el volumen pulmonar 

Ley de Charles: V1/T2  = V2/2T2

EJEMPLO 

'na cantidad i!a de gas a ;+ o1 tiene una presión de <)( mmg y ocupa unvolumen de /"=6 L. 'tilice la ley de c5arles para calcular el volumen del gas queocupar@ si la temperatura aumenta a +6( 1.La ley de c5arles requiere el uso de las temperaturas en 9elvin

 1 = 21C = 21 23,15 = 24,15 ; 2 = 180C = 23,15 180 = 453,15

El volumen inicial es de /"=6 LC 'tiliamos la ley de 15arles para determinar elvolumen inal del gas&

V 1 / 1 = V 2  / 2  ; V 2 =V 1 / 1 * 2  = 4,38 L*453,15 /24,15 =6,5 L

El resultado obtenido es raonable ya que un aumento en la temperatura implicaun aumento del volumen a presión constante" tal como lo predice la ley de15arles.

LEY DE A4OGAD3O

La e! "e A-.a"$- $e&$e%e'ta a $ea' e't$e e -+me' "e +' .a% ! e '+me$-"e m-e% - a't"a"7 a +'a &$e%' ! tem&e$at+$a "a"a%, -% -me'e% "e -%.a%e% 9+e $ea-'a' e't$e % %e e'+e't$a' e' $ea-'e% "e 'me$-% e'te$-%

 &e9+e:-%7 

“Volúmenes iguales de gases a la misma resi!n y "emera"ura #on"ienen el mismo número de mol$#ulas%& %or e!emplo e?perimentos muestran que ;;"/ L de cualquier gas a ( o1 y + atm depresión contienen -"(; +( A LA ;= mol>culas de gas es decir + mol.

La ley de Avogadro es consecuencia de su 5ipótesis& El volumen de un gasmantenido a temperatura y presión constantes" es directamente proporcional alnFmero de moles del gas

LEY DE DAL8O

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Establece que en una mecla de gases cada gas e!erce una presión como si losotros gases no estuvieran presentes.

La presión especHica de un gas determinado en un mecla se llama presiónparcial *p,.

La presión total se calcula sumando las presiones parciales de todos los gasesque la componen& E!.&

%resión atmos>ricaI <-( mmg I

pO; *+-( mmg, J p ; *)K= mmg, J p1O; *(.= mmg, J p;O *6mmg,

LEY DE GAY:L'SSA1

Las tres cantidades que determinan el estado de una manera dada de gas son supresión" volumen y temperatura.

Ley de Gay:Lussac& Si el volumen de una muestra de gas permanece constante"la presión absoluta de dic5o gas es directamente proporcional a su temperaturaabsoluta.

La ley de Gay:Lussac en orma de ecuación puede escribirse como&

LEYES GEE3ALES DE LOS GASES

Lo m@s comFn es que un sistema sura cambios de volumen" de temperatura y depresión como resultado de un proceso t>rmico" una relación m@s general quecambia las tres leyes es la siguiente&

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Donde *%₁" 4₁" 8₁ , puede considerarse como las coordenadas de estado inicial y

*%₂ " 4₂ " 8₂, las coordenadas de estado inal.

LA LEY DE GAS DEAL

Otra orma Ftil de la ley de los gases de basa en el 5ec5o de que nI mM$

L1'ENA11 DE ' GAS

Gas ideal& 1omo aquel cuyo comportamiento t>rmico no se ve aectado en loabsoluto por ueras de cone?ión o por el volumen molecular.

8odos los gases reales est@n sometidos a ueras intermoleculares.

8emperatura critica& De un gas es la temperatura por arriba de la cual el gas no selicuara" independientemente" de la presión que se aplique.

La teorHa molecular de la materia supone que un liquido esta ormado pormol>culas

La licueacción de los gases ue descubierta por $ic5ael Naraday en el aPo +6;="al traba!ar con amonHaco" proceso complicado que utilia dierentes compresionesy e?pansiones para lograr altas presiones y temperaturas muy ba!as" utiliando por 

e!emplo turboe?pansores.

85omas AndreQs en +6-K descubre que cada gas tiene una temperatura deinida"llamada su temperatura crHtica" sobre la cual no puede ser licueec5a" no importaqu> la presión se e!era sobre ella. 'n gas se debe" por lo tanto" rerescar deba!ode su temperatura crHtica antes de que pueda ser licueec5o. 1uando se uera

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m@s cerca !unto un gas se comprime susmol>culas y" su movimiento vibratorio quees reducido" emite calor .

$ientras que procede la compresión" la velocidad de las mol>culas y de lasdistancias entre ellas continFa disminuyendo" 5asta que la sustancia e?perimenta

el cambio del estado y llega a ser eventual lHquido.

$>todo Linde

El sistema est@ compuesto por un compresor en etapas mFltiples" unintercambiador de calor" una v@lvula de e?pansión y un depósito para el gaslicuado. El proceso es como sigue&

+. El gas entra al sistema a trav>s del compresor" donde se le aplica traba!o. 8rasel compresor el gas se encuentra comprimido y a temperatura ambiente.

;. A continuación el gas pasa por un intercambiador de calor donde se enrHa.

=. Despu>s" el gas rHo y comprimido se e?pande a trav>s de una v@lvula 5asta lapresión ambiente" en esta e?pansión el gas se enrHa aFn m@s debido al eecto#oule:85omsom *al disminuir la presión" disminuye la temperatura, y"

/. pasa a la c@mara de licuación" en esta c@mara parte del gas entra en estado delHquido saturado y se e?trae.

). El gas rHo que no 5a sido licuado se manda otra ve al intercambiador de calorsituado antes de la v@lvula. El gas que sale del separador sale como vaporsaturado" por lo que >ste puede estar muc5o m@s rHo que el gas que sale delcompresor" por lo que se puede utiliar para enriar la corriente gaseosa que pasadel compresor 5acia la v@lvula de estrangulamiento.

-. El gas que se utilia en el intercambiador despu>s se aPade a la corriente que

entra al compresor y el ciclo se repite.

%3ES DE 4A%O3

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%resión de vapor saturado& De una sustancia es la presión adicional e!ercida por lamol>culas de vapor sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones desaturación.

Ebullición& Se deine como la vaporación dentro de un liquido cuando su presiónde vapor es igual a la presión del liquido.

'$EDAD

La 5umedad absoluta& Se deine como la masa de agua por unidad de volumen de

aire.La 5umedad relativa& Se deine como la raón de la presión real de vapor del airea la presión de vapor saturada a esa temperatura.

umedad relativa I %resión real del vapor %resión de vapor saturadoLa 5umedad relativa& E?presa generalmente como un porcenta!e