FISICA II
TEMAS DE LA GUIA  
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  calor y temperatura
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  VIDEO (GASES)
  VIDEO (Las leyes de termodinámica (entropía, principio cero...)Nº1)
  BIBLIOGRAFIA
LEYES DE LOS GASES

 
LEY DE BOYLE-MARIOTTE

En 1660 Robert Boyle encontró una relación inversa entre la presión y el volumen de un gas cuando su temperatura se mantiene constante

La expresión matemática de la ley de Boyle indica que el producto de la presión de un gas por su volumen es constante:

PV= K

P1V1= P2V2

Como muestra la figura 1, Cuando se somete un gas a una presión de 4 atmósferas el volumen del gas disminuye. Por lo tanto, A mayor presión menor volumen

 

Figura 1. Gas sometido a presión de 4 atmosferas.

 

En la figura 2, se observa que cuando se disminuye la presión a 1 atmósfera, el volumen aumenta, debido a que los gases son compresibles. Por lo tanto A menor presión Mayor volumen.

Figura 2. Gas sometido a presión de 1 atmósfera.

EXPERIMENTO LEY DE BOYLE-MARIOTTE

 

EJERCICIO

1. Se desea comprimir 10 litros de oxígeno, a temperatura ambiente y una presión de 30 kPa, hasta un volumen de 500 mL. ¿Qué presión en atmósferas hay que aplicar?

P1= 30 kPa (1 atm / 101.3kPa) = 0.3 atm

500 mL= 0.5L.

P1V1= P2V2

P1= 0.3 atm

V1= 10 L

V2= 0.50 L

Despejamos P2 y sustituímos.

P2= P1 (V1/V2)

P2= 0.3 atm (10L / 0.50L)= 6 atm










LEY DE CHARLES

En 1787, el físico frances J. Charles propuso por primera vez la relación proporcional entre el volumen y la temperatura de los gases a presión constante.

Charles fue el inventor del globo aerostático de hidrógeno. como no publicó los resultados de sus investigaciones sobre gases, se atribuye también esta ley a gay-Lussac, quien comprobó el fenómeno en 1802.

A presión constante, el volumen se dobla cuando la temperatura absoluta se duplica.

Como se aprecia en la figura 1. A presión constante el volumen de un gas aumenta al aumentar la temperatura absoluta.

Figura 1. A presión constante el volumen de un gas aumenta con la temperatura.

La expresión matemática de la ley de Charles es.

V/T= k'

k' es una constante.

 

EJERCICIO

Un globo con volumen de 4 L a 25o C reduce su volumen a 3.68 L cuando se introduce un buen rato en el refrigerador. ¿A qué temperatura está el refrigerador?

V1/T1= V2/T2

Se despeja T2

T2= T1 ( V2/V1)

298K ( 3.68 L/ 4 L) = 274.1 K

274.1K= 1o C

 

EXPERIMENTO PARA LEY DE CHARLES

 

UVE DE GOWIN PARA LA LEY DE CHARLES

 

RÚBRICA PARA UVE DE GOWIN










LEY DE GAY LUSSAC

La presión y la temperatura absoluta de un gas a volumen constante, guardan una relación proporcional.

Esta relación fué determinada originalmente por G. Amonton, quien en 1703 fabricó un termómetro de gas basado en este principio. No obstante, por los estudios que realizó Gay-Lussac en 1802, la ley lleva su nombre.

La figura 1. ilustra la ley de Gay-Lussac. En un recipiente rígido, a volumen constante, la presión se dobla al duplicar la temperatura absoluta.

Figura. 1.

La expresión matematica de esta ley es:

P/T=K``

P1/T1= P2/T2

 

EJERCICIO

Una lata vacia de aerosol de 200 mL contiene gas a 585 mm de Hg y a 20o C ¿Cual es la presión que se genera en su interior cuando se incinera en una fogata a 700o C?

Datos

T1= 20o C +273= 293o K

P1= 585 mmHg

T2= 700o C + 273 = 973o K

P2= ?

P1/T1= P2/T2

Despejando

P2= P1(T2/T1)

P2= 585 mmHg (973o K/293o K)= 1943 mmHg

585


LEY GENERAL DEL ESTADO GASEOSO (COMBINADA)

La ley general del estado gaseoso es una combinación de las leyes de Boyle, Charles y Gay-Lussac.

P1V1/T1 = P2V2/T2

 

Ley general del estado gaseoso







 
LEY DE GASES IDEALES

La ecuación general de los gases ideales es:

PV= nRT

Donde:

P= Presión

V= Volumen

n= cantidad de sustancia (número de moles)

R= Constante universal de los gases

T= Temperatura

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