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T12 Gases ideales
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Tema 12Gases Ideales. Un modelo Interpretativo para los Gases: Teoría Cinética. Desviaciones Respecto
del Comportamiento Ideal: Gases Reales. Un modelo para toda la Materia. Intercambios
energéticos en los cambios de Estado.
Índice
I. Introducción .......................................................................................................................... 2
II. Desarrollo .............................................................................................................................. 2
1. Gases Ideales ..................................................................................................................... 2
1.2. Ley de Boyle – Mariotte ............................................................................................ 3
1.3. Leyes de Charles y Leyes de Gay – Lussac ................................................................. 3
1.4. Ecuación de Estado del Gas Ideal .............................................................................. 4
1.5. Mezcla de Gases: Ley de Dalton ................................................................................ 5
1.6. Trabajo de Expansión de un Gas ............................................................................... 6
2. Un modelo interpretativo para los Gases: Teoría Cinética de los Gases .......................... 6
2.1. Presión ....................................................................................................................... 7
2.2. Temperatura.............................................................................................................. 9
3. Desviaciones respecto del comportamiento Ideal: Gases Reales ................................... 10
3.1. Ecuación de Van der Waals .......................................................................................... 10
3.2. Factor de Compresibilidad ...................................................................................... 11
4. Un modelo para toda la materia ..................................................................................... 11
5. Intercambios energéticos en los cambios de estado ...................................................... 12
5.1. Intercambios energéticos en los cambios de estado ................................................... 12
5.2. Calores Latentes de cambio de estado. Fórmula de Clapeyron .............................. 13
III. Conclusión ....................................................................................................................... 13
, I. Introducción
Desde la antigüedad, los científicos se han preguntado cómo funciona el universo, y cómo
está organizada la materia, de modo que se produzcan las interacciones y los cambios que en
ella se produce. Gracias a siglos de estudio, se llegó a la conclusión de que la materia estaba
organizada por un conjunto de partículas, sin embargo, quedaba descubrir por qué se producían
los cambios de estado, o como actuaban las moléculas en el caso de los gases, con los átomos
tan dispersos.
Para ello, tuvieron que ayudarse de tres aproximaciones diferentes relacionadas entre sí, la
termodinámica, la cual estudia los fenómenos desde un punto de vista macroscópico, la teoría
cinética, que explicaría las propiedades de la materia con ayuda de la Mecánica, y la Mecánica
estadística, centrada en aplicar las leyes de la probabilidad al conjunto de moléculas que es la
materia.
Todo ello ha dado lugar a una aproximación hacia los fundamentos de la materia hoy en día
aceptados. Estos pueden ser las funciones de estado o las leyes de los gases ideales, con sus
correspondientes modificaciones para poder ser definidas las propiedades de cualquier
sustancia en base a una única teoría. Esta teoría será la ley cinética de los gases, de vital
importancia para comprender el tema que aquí se muestra.
II. Desarrollo
1. Gases Ideales
Experimentalmente, no todas las propiedades de una sustancia pueden tomar valores
arbitrarios. En el caso de los Gases, existe una relación entre las variables Macroscópicas;
Presión (P), Volumen (V), Temperatura (T), y masa (m), expresada en lo que se denomina
ecuación de estado:
𝑓 (𝑝, 𝑣, 𝑇) = 0
donde: 𝑣 = 𝑉/𝑛 (volumen molar).
Un gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se mueven libremente sin
interacciones. Una de las ecuaciones de estado más simples es la del gas ideal, cuyo
comportamiento es aproximado al de los gases a bajas presiones, bajas densidades o altas
temperaturas; desde un punto de vista termodinámico. Esta ecuación pierde exactitud a altas
presiones y bajas temperaturas.
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