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Gas Ideal Gases ideales

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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANADEPARTAMENTO DE CIENCIA Y TECNOLOGIAAREA DE PROCESOS FISICO-QUIMICOSASIGNATURA:TERMODINAMICA : 

ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE GASES GAS IDEAL UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE GUAYANADEPARTAMENTO DE CIENCIA Y TECNOLOGIAAREA DE PROCESOS FISICO-QUIMICOSASIGNATURA:TERMODINAMICA PROFESORA: Ing. Lilian Castillo

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Los Gases: es un estado disperso de la materia, es decir , las moléculas de gas están separadas una de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta 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). CARACTERISTICAS Expansión Forma o volumen indefinido compresibilidad Baja densidad Miscibilidad GASES IDEALES : se ajuntan a los supuesto básicos de la energía cinética, están compuestos por moléculas que no tienen fuerza de atracción entre si y que se encuentran en un movimiento rápido constante chocando unas con otras en una forma perfectamente elástica. GASES REALES: son los gases como el hidrógeno, el oxigeno y nitrógeno que se comportan como gases ideales bajo condiciones moderadas de temperatura y presión pero se desvían de estas propiedades si la temperatura es muy baja y la presión es muy alta

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Procesos especiales en un Gas Ideal Diagramas P V T

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Ley de Boyle: el efecto del cambio de presión sobre el volumen de un gas a temperatura constante A temperatura constante, el volumen de la masa fija de un gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce. Por ejemplo, si se duplica la presión de cierto gas, el volumen se reducirá hasta la mitad, si la presión se reduce hasta la mitad, el volumen se duplicara. Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

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• Si la presión aumenta, el volumen disminuye. • Si la presión disminuye, el volumen aumenta. LEY DE BOYLE (Cuando T es Constante) El volumen es inversamente proporcional a la presión:

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Ejercicio: El volumen de un gas medido a presión normal es 17,4 Litros. Calcule la presión del gas. Si el volumen cambia a 20, 4 Litros y la temperatura permanece constante. Solución: Aplicando la Ley de Boyle P1V1 = P2 V2 P1 = 760mmHg P2 = ? P2= P1*V2 = 760 mmHg * 17.4 L T1= T2 V1 20.4 L V1=17.4 L V2= 20,4 L P2= 648 mmHg

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Ley de Charles: el efecto del cambio de temperatura sobre el volumen de un gas a presión constante. Principio que establece que a presión constante, el volumen de la masa fija de un gas es directamente proporcional a la temperatura Kelvin, por tanto cuado se duplica la temperatura también se duplica el volumen como se muestra en la figura 2 Es decir, el volumen dividido entre la temperatura kelvin es igual a una constante a presión constante. Debido a que R es una constante, podemos igualar las diferentes condiciones de temperatura y volumen para la misma masa de gas a presión constante. P1V1=RT1 P2 V2=RT2

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LEY DE CHARLES El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas: •Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. •Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye. (Cuando P es Constante)

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Ejercicio: Un gas ocupa un volumen de 4.50 L. A 27 °C ¿A que temperatura en grados Kelvin, el volumen será de 6,0 L. Si la presión es constante. Solución: Aplicando la Ley de Charles V1 = V2 V1= 4.50 L T1 T2 V2 = 6 L T2= T1*V2 = 300°K*6 L P1=P2=P V1 4,50L T1= 27°C=300°K T2= 400°K

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Ley de Gay Lussac: el efecto del cambio de temperatura sobre la presión de un gas a volumen constante. Principio que establece que a volumen constante, la presión de una masa fija de una gas es directamente proporcional a la temperatura kelvin. Por tanto si se duplica la temperatura, también se duplicara la presión como se muestra en la figura 3 La ecuación se puede expresar la ecuación como: P1 V1=R T1 P2 V2=R T2

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LEY DE GAY - LUSSAC La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura: •Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión. •Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión. (Cuando V es Constante)

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Ejercicio: Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg? Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin: T1 = (25 + 273) K= 298 K Ahora sustituimos los datos en la ecuación: Si despejas T2 tenemos que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K

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LEY DE AVOGADRO El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas: •Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen. •Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye. (Cuando P y T son Constantes)

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LEY DE LOS GASES IDEALES PV = nRT P= Presión V= Volumen n= Cantidad de gas expresada en moles R= Constante de los gases ideales (k1K2K3) T= Temperatura expresada en Kelvin (K)

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Ejercicio: La rueda de una bicicleta se llena con aire a una presión manométrica de 550 kPa (80 lbf/plg2) a 20 C. ¿Cuál es la presión manométrica en la rueda después de manejarla en un día soleado cuando la temperatura del aire es de 40 C? (Suponga que el volumen no cambia. Además, suponga que la presión atmosférica permanece constante e igual a 101 KPa) Datos: Pman= 550x103 Pa Patm= 101x103 Pa P1= 550x103 Pa + 101x103 Pa = 651x103 Pa T1= 20 C = 293.15 K T2= 40 C = 313.15 K V1=V2=V

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Ejercicio: Un cilindro con un volumen de 12 Litros contiene un gas de Helio a una presión de 136 atm. ¿Cuántos globos se pueden llenar con este cilindro a presión atmosférica si el volumen de cada globo es de 1 Litro? Datos: P1= 136 atm V1= 12 L T1= T2 = T P2= 1 atm V2= 1 L

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