¡Descarga Teoría Cinetica de Gases: Aplicaciones a la Física 3 - Sesión 2 y más Diapositivas en PDF de Física solo en Docsity! TEORIA CINETICA DE LOS GASES Cálculo aplicado a la física 3 Semana 12 – Sesión 02 Datos/Observaciones ✓Al finalizar la sesión de aprendizaje, el estudiante aplica las ecuaciones del gas ideal. LOGROS Datos/Observaciones Ecuación de estado Las condiciones en la que existe un material puede describirse mediante su presión (P), volumen (V), temperatura (T) y cantidad de sustancia (masa o número de moles). Estas cantidades, conocidas como macroscópicas, que describen el estado del material se llaman variables de estado. En el caso en el que podamos relacionar P, V, T y m mediante una fórmula se dice que esta fórmula es la ecuación de estado del material. OBS: El número de moles, n, se define como la masa, m, entre la masa molar, M (puede ser el peso molecular o el peso atómico) m n M = Datos/Observaciones Ecuación de estado La ecuación de estado de un gas que es la más simple es la del gas ideal. Un gas ideal (o perfecto) es aquel que está a presión baja y temperatura alta (evitando así la condensación) y en el que las moléculas del gas se encuentran muy separadas, moviéndose rápidamente, y en el cual no existe interacción entre las moléculas que forman el gas. La ecuación de estado de un gas ideal es: PV RnT= R: Constante de los gases ideales. n: Numero de moles J lt atm 8,1314 0,082 mol K mol K R = = 1 atm×lt = 24,22cal = 101,39J Datos/Observaciones Ejemplo 1. Un gas ideal se está encerrado en un recipiente cilíndrico de 125 cm3 a 25 °C y 2 atm de presión. Si la temperatura del gas aumenta a 80°C, determine la presión del gas Datos/Observaciones Ejemplo 2. ¿Cuál es la rapidez cuadrática media (rms) de un átomo de helio (He) en un globo lleno de helio a temperatura ambiente? La masa del átomo de helio es de 6,65× 10–27 kg.) Datos/Observaciones Gases Monoatómicos y Diatómicos Gas Monoatómico: Moléculas compuestas de un solo átomo, por ejemplo, los gases nobles. Las “partículas” de un gas monoatómico ideal no vibran ni tienen rotación Gas Diatómico: Moléculas compuestas de dos átomos, por ejemplo, H2, N2, HCl, O2, etc. Ejemplo: El cloro gaseoso (dicloro, cloro diatómico, cloro molecular o simplemente cloro) es un gas de color amarillo verdoso, con un olor picante y sofocante, no combustible a temperatura ambiente y presión atmosférica. Datos/Observaciones Energía cinética y capacidad calorífica Gas ideal monoatómico: La energía de n moles de un gas ideal a una temperatura T , su calor específico a volumen y presión constante son respectivamente Gas ideal diatómico: La energía de n moles de un gas ideal a una temperatura T, su calor específico a volumen y presión constante son respectivamente = 3 2 U nRT = 5 2 p C nR 3 2 v C nR= = 5 2 U nRT = 5 2 v C nR = 7 2 p C nR Note en los dos casos que: p vC C nR− = 3 2v mC R= Es útil definir la capacidad calorífica molar como 𝐶𝑣 𝑚 = 𝐶𝑣 𝑛 EJERCICIOS pes
«Una masa de hidrógeno gaseoso ocupa un volumen de 230 litros en un tanque a una
presión de 1.5 atmósferas y a una temperatura de 35*C. Calcular, a) ¿Cuántos moles de hidrógeno se
tienen?, b)¿ A qué masa equivale el número de moles contenidos en el tanque?
EJERCICIOS
a) Obtener los número de moles de la masa de hidrógeno gaseoso
Veamos la ecuación de la ley de los gases ideales, de la fórmula:
PV=nRT
Despejamos a “n”, y tenemos:
PV
RT
n=
Ahora si podemos sustituir nuestros datos
RV (1.5atm) (2301) 345atm - 1 eN
= 293 ati DORIA. OR OQ t 13.64mol
RF (0.0821 2422) (308) 25.29%7_2
mol
n=
Por lo que la cantidad de número de moles es de 13.64 moles
Universidad
Tecnológica
del Perú
EJERCICOS pegas
b) Convertir en masa el número de moles
Al ser hidrógeno gaseoso nos referimos a que su peso atómico o masa molar es una molécula diatómica,
compuesta por dos átomos de hidrógeno
H)
Y que su peso molecular (PM) es igual a 2 g/mol (porque es diatómica), entonces tenemos:
m=n(PM) = (13.64mo1) pz, = 21.284
mol
Es decir que tenemos una masa de 27.28 gramos
Datos/Observaciones EJERCICIOS PROBLEMA. La capacidad calorífica a volumen constante de cierto gas monoatómico es 49.8 J/K a) ¿Determinar el número de moles de gas. b) ¿Cuál es la energía interna de este gas a T = 300 K? c) ¿Cuál es la capacidad calorífica a presión constante? Datos/Observaciones ✓Un material se puede describir con cantidades físicas como presión, volumen, temperatura y cantidad de sustancia. ✓El gas ideal es un modelo idealizado de un gas real. ✓La teoría molecular de la materia nos permite comprender las propiedades macroscópicas de la materia en términos de su estructura y comportamiento atómicos o moleculares. ✓El modelo cinético-molecular representa el gas como un gran número de partículas que rebotan dentro de un recipiente cerrado. NO OLVIDAR Datos/Observaciones BÁSICA ✓Serway, R. y Jewett, J.W.(2015) Física para ciencias e ingeniería. Volumen II. México. Ed. Thomson. ✓Halliday, D., Resnick, R. y Krane, K.S.(2008) Física. Volumen II. México. Ed. Continental. ✓Sears F., Zemansky M.W., Young H. D., Freedman R.A. (2016) Física Universitaria Volumen II Undécima Edición. México. Pearson Educación. COMPLEMENTARIA ✓Tipler, P., Mosca, G. (2010) Física para la ciencia y la tecnología. Volumen II. México Ed. Reverté . ✓Feynman, R.P. y otros. (2005) Física. Vol. II. Panamá. Fondo Educativo interamericano. BIBLIOGRAFÍA
