BLOG TEORÍA CINÉTICA DE LA MATERIA

FÍSICA 6to año

Teoría cinética de la materia
Temas

Leyes de los gases
Gas ideal
Postulados de la teoría cinética
Leye de Boyle
Ley de Charles
Ley de Gay-Lussac

Integrantes

Hernández Cacique Yatziry

Luna Reyes Diana

Luna Soto Edith

Reséndiz Domínguez Wilfrido

 Vera Meléndez América

 Zamora Ocampo Jocelyn

GRUPO 607

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

Escuela Nacional Preparatoria No. 7 "Ezequiel A. Chávez" 

Profesora: Díaz Martínez Antonia María Teresa 

Introducción

En el presente trabajo hablaremos de forma detallada acerca de las propiedades de los gases mediante las leyes por las que están regidos, nuestro objetivo  es demostrar que los gases tienen características que hacen que comprendamos mejor las propiedades de las moléculas de cada sustancia, así como que los gases no son tan sencillos de comprender  y que además son afectados por temperatura, presión, volumen del recipiente etc.

Nos basaremos en experimentos sencillos llevados a cabo por los integrantes del esquipo con el fin de mostrar las aplicaciones de las leyes de los gases en nuestra cotidianidad.

OBJETIVO

  Conocer y comprobar mediante experimentos algunas las leyes de los gases, así como la teoría cinética de los gases 

CONCLUSIÓN. 

    Con este trabajo pudimos observar que un gas por mas simple que parezca no es así, tiene un comportamiento muy diferentes a los otros estados de la materia, lo que provoca que si entendimiento se a complicado.

ademas el uso del blog fue una manera mas didáctica de poder entender el comportamiento del gas así como sus propiedades, ya que se consultaros diversas fuentes así como el uso de experimentos para su comprobación.

Definición.

Los gases están constituidos por partículas pequeñísimas en movimiento desordenado cuyas propiedades no se pueden individualizar. Para comprender las propiedades físicas de los gases, necesitamos un modelo que nos ayude a visualizar lo que sucede con las partículas del gas cuando las condiciones experimentales, como la presión o la temperatura cambian, para ello existen varios modelos de la Teoría Cinética Molecular que explicaremos a continuación.

Datos curiosos:

*La palabra gas se deriva de la palabra griega cháos que originalmente significaba “atmósfera” y que hoy significa “desorden completo”.

*En los líquidos y en los sólidos el movimiento de las moléculas es predominantemente de vibración.

La teoría que se acepta actualmente para explicar el comportamiento de los gases, fue desarrollada a mediados del siglo pasado: se trata de la Teoría Cinética de los Gases, que tiene como base el modelo siguiente:

1.-   Un gas se compone de partículas extremadamente pequeñas, llamadas moléculas                           (o átomos, en algunos casos).

2.-  Las moléculas de un gas se hallan generalmente separadas por distancias considerables, por lo que sólo ocupan una fracción muy pequeña del volumen gaseoso total; de hecho, se las supone     <<masas puntuales>>.

3.-  Se considera que no hay fuerzas intermoleculares.

4.-  Las moléculas se mueven constante y desordenadamente en el volumen gaseoso, por lo que sufren colisiones frecuentes tanto entre ellas mismas como con las paredes del recipiente que las contiene.

5.-  Las colisiones entre moléculas son elásticas: las moléculas individuales pueden ganar o perder energía; sin embargo, la energía total permanece constante en un conjunto grande de moléculas, a temperatura constante.

Cada molécula de un gas real se mueve en línea recta, hasta que choca con otra molécula o con el recipiente.

Por ejemplo: A 25 °C y a presión atmosférica, una molécula de gas real característico choca con otra molécula unas 10¹° veces por segundo, por lo que su trayectoria es totalmente aleatoria.

Dato curioso

* El movimiento aleatorio se llama movimiento browniano y fue observado por primera vez por el botánico escocés Robert Brown.

Trayectoria aleatoria de una molécula de gas real.

*Las moléculas de los gases reales sólo recorren unos 10-5 cm entre colisiones.

Como una molécula de gas sufre choques frecuentes, su velocidad cambia con la frecuencia. Como cualquier muestra de gas que contiene una cantidad muy grande de moléculas, no es posible predecir la velocidad de determinada molécula, pero si la distribución de las velocidades de las moléculas.

  

Dato curioso

* Un gas contiene unas 10 ²² moléculas por litro a temperatura ambiente y a presión atmosférica.

Hablando de velocidad... 

James Clerk Maxwell, físico inglés, calculó que la fracción de las moléculas con determinada velocidad varía en función de la velocidad.

  Este gran aumento en la cantidad de moléculas que se mueven a velocidades muy altas, al aumentar la temperatura, tiene extrema importancia, porque las moléculas  de movimiento muy rápido y gran energía son las que tienen más probabilidad de participar en las reacciones químicas.

¿Y si hablamos de presión?

La presión sobre las paredes del recipiente se debe a que las moléculas del gas chocan contra ellas. La presión depende de la cantidad de veces que chocan las moléculas de gas con una unidad de área de la pared y de su velocidad al chocar. Cuanto mayor sea la cantidad de moléculas en el gas, habrá más colisiones con las paredes del recipiente y la presión será mayor. Si se aumenta el volumen del recipiente, las moléculas deben moverse más entre colisiones con las paredes, por lo que no chocan con ellas con tanta frecuencia y la presión disminuye. 

 Dentro de la presión podemos incluir la temperatura, ya que, al aumentar la temperatura, se incrementa la velocidad de las moléculas. Éstas chocan con las paredes con más frecuencia y con mayor velocidad; por consiguiente aumenta la presión 


Bibliografía: Química general.  Jean B. Umland, Jon M. Bellama.
                            Ed: Thomson learning  

LEYES DE LOS GASES

el volumen de un gas va  a variar con la temperatura y la presión
existen tres leyes de los gases las cuales nos van a describir los cambios que ocurren en los gases, estas son:

-Ley de Boyle

-ley de Charles

-Ley de Gay- lussac

- Ademas existe la ley combinada de los gases la cual junta a las tres leyes.

                                                            LEY DE BOYLE

fue propuesta en 1662 por Robet Boyle, esta describe la relación entre la presión y el volumen, donde la temperatura va a ser constante, la ley de Boyle nos dice:

 Para una cantidad determinada de gas a una temperatura constante, el volumen del gas va a ser inversamente proporcional con la presión, esto es:

-si la presión aumenta el volumen disminuye
-si la presión disminuye el volumen aumenta

esto ocurre ya que si el gas esta contenido en un recipiente, al aumentar el volumen, las partículas de gas tardan mas tiempo en llegar a las paredes del recipiente, provocando que choquen menos veces entre ellas, por lo tanto la presión disminuirá.
sin embargo cuando disminuye el volumen la distancia que recorren las partículas es menor, por lo tanto 
chocan mas entre ellas mismas, aumentando la presión.

la expresión matemática de esta ley es la siguiente:
  

  PV= K 

Que es igual a:

 

Bibliografía: 

Hill,John W.  Kol Doris K, Quimica para el nuevo milenio, 8ª edicion, Mexico 1990,  Ed. Prentice Hall pág. 160-162

LEY DE GAY-LUSSAC 

Esta ley fue publicada en 1800 lo cual dice que en un volumen fijo la presión es directamente proporcional a la temperatura.

La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura en un volumen contante: 1.-Si se aumenta la temperatura la presión aumentara 2.-Si se disminuye la temperatura  la presión disminuirá

Esto ocurre porque al aumentar la temperatura la energía se trasmite en forma de calor, provocando que las moléculas choquen unas con otras, al aumentar la energía aplicada (temperatura) los choques aumentan, y como se encuentra en un volumen fijo estas moléculas chocan con las paredes ejerciendo una presión, cuando se aumenta la temperatura lo choques entre las moléculas se vuelven mas rápidos aumentando la fuerza de los choque en un área determinada por el recipiente.

 Gay- Lussac  observo que, en cualquier momento de este proceso el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

P=presión

T=temperatura

En un volumen constante

Esta ley, al igual que la de charles esta expresada en función de la temperatura absoluta

P/T=K

Supongamos que tenemos una T1, entonces el gas ejerce una P1, si aumentamos la temperatura provocara una  T2 el la cual el gas ejercerá una P2 que corresponda con la temperatura, expresada de la siguiente manera:

P1/T1=P2/T2

  

En donde la presión y la temperatura inicial es igual a la presión y la temperatura final.

LEY COMBINADA DE LOS GASES

Esta ley combina a las tres leyes de los gases ( Ley de Boyle, Charles y Gay-Lussac).
La ley, nos dice un gas va  a ocupar un volumen, que este a su vez va a estar determinado por la presión y la temperatura del gas.
esta ley se emplea para los gases ideales (los cuales explicaremos próximamente) 

La formula de la ley es:

                             

Donde la presión, temperatura y volumen permanecerán constantes.

Otra forma en que podemos expresar su formula es de la siguiente manera:

                                 

Bibliografia: http://www.slideshare.net/JulioArriaga/ley-general-de-los-gases  pagina consultada el 27 de octubre del 2012

EXPERIMENTO: “huevo en la botella”

Una de las características de los gases es la variación del volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión, cuanto mayor es la temperatura a ala que se encuentran, mayor es el volumen que ocupan  (a presión constante) .

  En este experimento veremos como un huevo logra meterse en la boca de una botella aun cuando esta es mas pequeña que el diámetro del huevo, esto se debe a que el aire que esta contenido en la botella se calienta y se mueven las moléculas a una velocidad mayor, por lo que  ejercen mas presión sobre las paredes del recipiente, parte del aire contenido en el recipiente no es confinado provocando que se escape, para así mantener la presión constante  en el interior. Cuando nosotros  tapamos  la boca del recipiente con la botella con el huevo (que posee flexibilidad  debido a su previo cocimiento), la llama que había adentro (debido a que se coloco previamente un algodón con alcohol para generar fuego) se apaga, ya que le falta oxigeno, por lo que la temperatura comienza a descender disminuyendo la presión del aire al estar contenido en un volumen constante.

Como consecuencia  de la disminución de  presión , el aire del exterior ejerce una preion sobre el huevo haciendo que este se introduzca 

LEY DE CHARLES

En 1787 Jack Charles estudio la relaciona el volumen  y la temperatura de una cierta cantidad de gas l, mantenido a una presión constante, observo que cuando cambiaba la temperatura el gas se comporta directamente proporcional a ésta, creando la siguiente teoría:

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas: 1.- Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.           ¡  V          ¡ T    1.-Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.       V           T 2.-Si la temperatura disminuye, el volumen del gas disminuye.     !  T   !   V 2.-Si la temperatura disminuye, el volumen del gas disminuye.       T      V

Esto se debe a que cuando se aumenta la temperatura del gas las moléculas al recibir energía en forma de calor se mueven más rápido y el número de choques entre moléculas será mayor. Esto producirá un aumento instantáneo de la presión en el interior del recipiente aumentando el volumen, desplazándose hacia arriba hasta igualar la presión externa.

Esta ley fue publicada por Gay Lussac en 1875.

La siguiente ley se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera :

                             

V=  volumen

T= temperatura en grados Kelvin

K=constante      

También pudiéndose expresar de la siguiente manera:

 Volumen y temperatura inicial = volumen y temperatura final

Estas ecuaciones fueron publicadas ciento cuarenta años después, ya que Charles tenia problemas con la escala Celsius porque en ese momento aun no existía la escala absoluta o kelvin.