By una ecuación de estado es una ecuación que relaciona, para un sistema en equilibrio termodinámico, las variables de estado que lo describen (Presión, Temperatura y Volumen). Tiene la forma general: No existe una única ecuación de estado que describa el comportamiento de todas las sustancias para todas las condiciones de presión y temperatura. http://apuntescientificos. org/ecuacion-estado-ibq. html El gas ideal Para definir un patrón de gas que sirva para establecer reglas de comportamiento se crea el concepto de gas ideal, este gas ideal cumple las condiciones siguientes: Ocupa el volumen del recipiente que lo contiene.
Está formado por moléculas. Estas moléculas se mueven individualmente y al azar en todas direcciones a distancias considerablemente mayores que el tamaño de la molécula. La interacción entre las moléculas se reduce solo a su choque. Los choques entre las moléculas son completamente elásticos (no hay pérdidas de energía). Los choque son instantáneos (el tiempo durante el choque es cero). Los gases reales, siempre que no estén sometidos a condiciones extremas de presión y temperatura, cumplirán muy aproximadamente las reglas establecidas para los gases ideales.
Las leyes de los gases ideales Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las principales variables de un gas, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatu a (T). dice que, SI se mantiene la temperatura constante, cuando se aumenta la presión de un gas ideal, desde Pl hasta P2 su volumen disminuye en la misma proporción desde VI a V2. Esta condición expresada matemáticamente es: Pl . VI =P2. V2. El significado de la ley en la práctica es, por ejemplo, que cuando se reduce a la mitad el volumen que ocupa un gas, su presión se duplica, y vice versa.
Es decir P es inversamente proporcional V o también P es proporcional a 1/V a temperatura constante. Entonces ¿qué sucede si aumentamos al doble la cantidad de gas que esta confinado a un volumen fijo?. De acuerdo a la ley de BoyIe-Mariotte la presión también se duplica ya que equivale a haber reducido a la mitad el volumen del gas. Llamemos n a la cantidad de gas (que usualmente se expresa en moles) de modo que esta ley también puede enunciarse matemáticamente, si el volumen es fijo, como: P es proporcional an 2. La ley de Gay-Lussac: Según esta ley, si se mantiene la presión constante, el volumen del gas aumentará en la misma proporción n que aumente su temperatura absoluta (T): Igual que para la ley anterior se puede enunciar matemáticamente, si no cambia el volumen, como: V es proporcional a T 3. – La ley de Charles: Esta ley dice que SI se mantiene el volumen constante, la presión de un gas aumenta en la misma proporción en la que aumenta su temperatura absoluta: Lo que dicho en otras palabras significa que P es proporcional a T si el volumen no cambia.
En resumen tenemos: es proporcional a WV p es proporc proporcional a T si el volumen no cambia. P es proporcional a IN es proporcional a T Si combinamos las tres leyes en una sola expresión: (Expresión 1) Para convertir la expresión de proporcionalidad anterior a una igualdad debemos introducir una constante de modo que: (Expresión 2) La constante ha sido determinada experimentalmente, se llama constante del gas ideal, o constante universal de gases y se representa como R de modo que finalmente tenemos: (Expresión 3) Donde R 0. 821 La expresión 3 se denomina ecuación de gases ideales e indica matemáticamente la relación entre presión, temperatura, volumen y cantidad de gas para gases ideales. Note que para usar la expresión, la temperatura debe estar en K, el volumen en litros y la cantidad de gas en moles, de esta forma a presión resulta en atmósferas. http://www. sabelotodo. org/fluidos/gases. html n gas ideal es un conjunto de átomos o moléculas que se U mueven libremente sin interacciones.
La presión ejercida por el gas se debe a los choques de las moléculas con las paredes del recipiente. El comportamiento de gas ideal se tiene a bajas presiones es decir en el límite de densidad cero. A presiones elevadas las moléculas interaccionan y las fuerzas intermoleculares hacen que el gas se desvie de la Idealidad. http://www. quimicafisica. com/definicion-gas-ideal. html http://www. juntadeandalucia. es/averroes/recursos_informaticos concurso 1 999/accesit3/gasesideales. htm El factor de compresibilidad ( 3 ‘concursal 999/accesit3/gasesideales. tm El factor de compresibilidad (Z), conocido también como el factor de compresión, es la razón del volumen molar de un gas con relación al volumen molar de un gas deal a la misma temperatura y presión. Es una propiedad termodinámica útil para modificar la ley de los gases ideales para ajustarse al comportamiento de un gas real. 1 En general, la desviación del comportamiento ideal se vuelve más significativa entre más cercano esté un gas a un cambio de fase, sea menor la temperatura o más grande a presión.
Los valores de factor de compresibilidad son obtenidos usualmente mediante cálculos de las ecuaciones de estado, tales como la ecuación del virial la cual toma constantes empíricas de compuestos especflcos como datos de entrada. El factor de compresibilidad es definido como donde es el volumen molar, es el volumen molar del correspondiente gas ideal, es la presión, es la temperatura, y es la constante universal de los gases ideales. Para aplicaciones de ingeniería, es expresado frecuentemente como donde es la densidad del gas y es la constante de los gases específica,2 y es la masa molar.
Para un gas ideal, el factor de compresibilidad es por definición. En muchas aplicaciones del mundo real, los requerimientos de precisión demandan que las desviaciones del comportamiento de un gas, esto es, el comportamiento de un gas real, sean tomadas en cuenta. El valo valor de generalmente se Incrementan con la presión y decrecen con la temperatura; a altas presiones las moléculas colisionan más a menudo, y esto permite que las fuerzas repulsivas entre las moléculas tengan un efecto notable, volviendo al volumen molar del gas real () más grande que el volumen molar del correspondiente gas ideal (), lo que causa que sea mayor a . Cuando las presiones son menores, las moléculas son libres de moverse; en este caso, dominan las fuerzas de atracción, haciendo que . Entre más cercano esté el gas a su punto critico o su punto de ebullición, se desviara más del caso ideal. La constante universal de los gases ideales es una constante física que relaciona entre sí diversas funciones de estado termodinámicas, estableciendo esencialmente una relación entre la energía, la temperatura y la cantidad de materia.
En su forma más particular la constante se emplea en la relación de la cantidad de materia en un gas ideal, medida n número de moles (n), con la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T), a través de la ecuación de estado de los gases ideales El modelo del gas deal asume que el volumen de la molécula es cero y las partículas no interactúan entre sí. La mayor parte de los gases reales se acercan a esta constante dentro de dos cifras significativas, en condiciones de presión y temperatura suficientemente alejadas del punto de licuefacción o sublimación.
Las ecuaciones de estado de gases reales son, en mucho casos, correcciones de la anterior. valor de R http://es. wikipe 5 de gases reales son, en mucho casos, correcciones de la anterior. Valor de R http://es. wikipedia. org/wiki/constante_universal de_los_gases deales Ecuación de estado de un gas ideal La ecuación de estado más sencilla es aquella que describe el comportamiento de un gas cuando éste se encuentra a una presión baja y a una temperatura alta.
En estas condiciones la densidad del gas es muy baja, por lo que pueden hacerse las siguientes aproximaciones: no hay interacciones entre las moléculas del gas, el volumen de las moléculas es nulo. La ecuación de estado que describe un gas en estas condiciones se llamaecuación de estado de un gas ideal. La ecuación de estado de un gas ideal es el resultado de ombinar dos leyes empíricas válidas para gases muy diluidos: la ley de Boyle y la ley de Charles. Ley de Boyle La ley de Boyle (1662) da una relación entre la presión de un gas y el volumen que ocupa a temperatura constante.
Dicha ley establece que el producto de la presión por el volumen de un gas a temperatura constante es constante. Matemáticamente: Ley de Charles La ley de Charles (1787) establece que, a presión constante, el cociente entre el volumen que ocupa un gas y su temperatura, expresada en kelvin (K), es una constante. En la siguiente figura se ha representado el volumen que ocupa n gas para distintas temperaturas a presión constante: La recta representada en la figura es independiente del gas encerrado en el recipiente, y corta con el eje horizontal a una temperatura (en 0C) aproximadamente igual a – 273 0C. ecipiente, y corta con el eje horizontal a una temperatura (en 0C) aproximadamente igual a – 273 0C. Como se observa en la gráfica, un gas a una temperatura inferior ocuparía un volumen negativo, por lo que no pueden existir temperaturas inferiores. Este valor de la temperatura se emplea para definir el cero en la escala absoluta (o Kelvin) de temperaturas (pinchar el enlace nterior para más información).
Matemáticamente, la ley de Charles se expresa: Combinando en una sola ecuación la ley de Boyle y la ley de Charles se obtiene: Para un mol de gas, la constante que aparece en el segundo miembro de la ecuación anterior es la constante universal de los gases ideales R, por lo que la ecuación de estado de un gas ideal donde n es el número de moles. El valor de R en el Sistema Internacional es: http://acer. forestales. upm. es/basicas/udfisica/asignaturas/fislca ‘termo 1 p/estado. html La siguiente tabla muestra las constantes de Van der Waals (de a ecuación de Van der Waals) para una serie de gases comunes y liquidos volátiles.
Unidades: 1 J•m3/m012 = 1 m6•Pa/m012 = 10 L2•bar/m012 1 dm3/mol = 1 umol a (L2bar/m012) b (L/mol) Ácido acético 17. 82 O. 1068 Anhídrido acético 20. 16 11. 77 0. 07685 Monóxido de carbono 1. 505 0. 03985 Cloruro de carbono (IV) 19. 7483 0. 1281 Cloro 6. 579 0. 05622 Clorobenzeno 25. 77 o. 1453 Cloroetano 11. 05 0. 08651 Clorometano 7. 570 0. 06483 Cianógeno 7. 769 0. 06901 Ciclohexano 23. 11 O. 1424 Éter dieti’lico 17. 61 O. 1344 Sulfuro de dietilo 19. 00 0. 1214 Éter de dimetilo 8. 180 0. 07246 Sulfuro de dimetilo 8
