Leyes de los gases (1)

LEYES DE LOS GASESProf. Alexander González M.

Gas ideal

• Idealización del comportamiento de los gases reales aunque en algunas condiciones de presión y temperatura es aceptable.

• Un gas ideal es aquel que se comporta de acuerdo a las leyes de Robert Boyle-Mariotte, Jaques Charles, Gay Lussac, Joule y Amadeo Avogadro.

Ley de Boyle- Mariotte1627-1691

• Evolución reversible deun sistematermodinámico quetranscurre a temperaturaconstante

• Las isotermas de un gasideal en un diagrama P-V,llamado diagrama deClapeyron, son hipérbolasequiláteras, cuyaecuación es P•V = C.

PV

1

PV C

PC

V

PV PV1 1 2 2

T cte

Gráfica de la ley Boyle-Mariotte

P [Pa]

V [m3]

isoterma

PV C

V T

V CT

V

TC

V

T

V

T

1

1

2

2

P cte

Ley de Jacques Alexander Charles1746-1823

Gráfica de la ley de Charles

P [Pa]

V [m3]

isobara V

TC

V cte

Ley de Louis Joseph Gay Lussac1778-1850

P T

P CT

P

TC

P

T

P

T

1

1

2

2

Gráfica de la ley de Gay Lussac

P [Pa]

V [m3]

iso

cora P

TC

Ley de Amadeo Avogadro1776-1856

• Gases ideales a igualtemperatura y presiónocuparán volúmenesiguales y tendrán igualnúmero de moléculas.

• NA= 6.022x1023 =número de moléculas

P [Pa]

V [m3]

PV C

P

TC

V

TC1

2

3

PV PV

P

T

P

T

V

T

V

T

3 3 1 1

2

2

3

3

1

1

2

2

T C

V C

P C

PV

T

PV

T

PV

T

PV

T

PV

T

PV

T

PV

T

PV

T

PV

T

1 1

1

3 3

3

2 2

2

3 3

3

2 2

2

1 1

1

1 1

1

2 2

2

3 3

3

PV

TC

C f masa

V

m

P

TR

( )

P RT

PV mRT

nm

M

m nM

PV nMRT

PV nRT

Ley del gas ideal

PV nRTŘ = constante universal de los

gases

Ř= 8.3145 J / K mol

Ř=0.08205 Latm/Kmol

Ley de James Prescott Joule1818-1889

• La energía interna de los gases depende exclusivamente de la temperatura absoluta.

Ejemplo 1

2 kg de un gas efectúan un proceso partiendo de un estado inicial en el que la presión es 1bar, el volumen 0.2m3 y la temperatura 300K; hasta su estado final en el que la presión es 4bar y el volumen 0.15m3.

Encuentra Tfinal y R del gas.

Ejemplo 2

Un tanque contiene 138g de oxígeno gaseoso (O2) a 6 bar manométricos y 298K, tiene una válvula de seguridad que abre cuando la presión alcanza los 10bar man.

a) ¿Cuál es el volumen del tanque?

b) ¿A qué temperatura llegará el oxígeno cuando abra la válvula?

Patm=1.01bar y Ru=8.3145J/Kmol