1 UNIDAD Nº 2: GASES IDEALES Y CALORIMETRIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SALTA FAC. DE CS AGRARIAS Y...
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1
UNIDAD Nº 2: GASES IDEALES Y CALORIMETRIA
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SALTAFAC. DE CS AGRARIAS Y VETERINARIAS
AÑO 2008
Farm. Pablo F. Corregidor
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TEMPERATURA
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Termoreceptores: Externos (piel) Internos (hipotálamo): -sensibles al frío
-sensibles al calor Se toma como referencia la T del cuerpo para
las sensaciones de frío y calor. Significado microscópico:
movimiento microscópico de las moléculas de las sustancias que la componen (movimiento térmico)
T EcMedia de las moléculas del cuerpoEc = 3/2 kB T
kB= cte. de Boltzman= 1.38x10-3 J/ºK
TEMPERATURA
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EQUILIBRIO TERMICO
“Si se colocan en contacto 2 cuerpos que tienen diferentes Temperaturas, el de mayor T cede calor para alcanzar el equilibrio térmico con el otro cuerpo.”
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TERMOMETROS
TERMÓMETRO DE MERCURIO:Tubo que contiene Hg en un bulbo, asciende por dilatación
(no baja).Pf Hg = -39 ºCPeb Hg = 357 ºC TERMÓMETRO DE ALCOHOL:Igual al anterior. Sirve para medir T menores a -39 ºC.Pf = -110 ºCPeb = 76 ºC
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ESCALAS DE TEMPERATURA
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ESCALA CELCIUS (ºC)
Punto inferior: 0 ºC (fusión del agua)
Punto superior: 100 ºC (ebullición del agua)
100 ºC
0 ºC
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ESCALA FARENHEIT (ºF)
(ºC – 0)= (ºF – 32)
100 180
ºC = 100 (ºF – 32)
180
ºC = 5 (ºF – 32)
9
212 ºF
0 ºF
32 ºF
100 ºC
0 ºC
X
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ESCALA KELVIN O ABSOLUTA (ºK)
ºK = ºC + 273
100 ºC
-273 ºC
0 ºC
373 ºK
0 ºK
273 ºK
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PRESIÓN
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P = F A Definición: es la fuerza perpendicular que se ejerce por
unidad del área. Unidades:
[P]=[F]/[L]2=[N]/[m2]= Pa1 Pa = N/m2
Otras unidades: atm: 1 atm = 101 325 Pa = 1013,2 HPa mm Hg: 760 mm Hg = 1 atm
PRESIÓN
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Experiencia de Torricelli.
Presión atmosférica estándar
1,00 atm
760 mm Hg, 760 torr
101,325 kPa
1,01325 bar
1013,25 mbar
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GASES IDEALES
http://personal.telefonica.terra.es/web/jpc/gases/index.html
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Estados de la materia
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Ley de Avogadro
V n o V = k1 · n
En condiciones normales (CNPT):
1 mol de gas = 22,4 L de gas
A una temperatura y presión dadas:
El volumen de un gas ideal a P y T constantes es directamente proporcional al número de moles.
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LAS LEYES DE LOS GASES IDEALES
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LEY DE BOYLE
Ley de Boyle (1662) V = k2
P
PV = constante (k2) para n y T constantesPara 2 estados diferentes:
P1V1 = cte = P2V2
La presión de una cierta cantidad de gas ideal a T cte. Es inversamente proporcional al volumen.
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Ley de Charles
Charles (1787) V T
V = k3 T
para n y P constantes Para 2 estados:
V1/T1= cte=V2/T2
A presión constante, una cierta cantidad de gas ideal, aumenta el volúmen en forma directamente proporcional a la T.
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Ley de Gay-Lussac
Gay-Lussac (1802) P T
A volumen constante, una cierta cantidad de gas ideal, aumenta la presión en forma directamente proporcional a la T.
P = k4 T
para n y V constantes Para 2 estados:
P1/T1= cte=P2/T2
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Combinación de las leyes de los gases: Ecuación de los gases ideales.
Ley de Boyle V 1/P
Ley de Charles V T Ley de Avogadro V n
PV = nRT
V nTP
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Constante universal de los gases (R)
R = PVnT
= 0,082057 atm L mol-1 K-1
= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1
PV = nRT
= 8,3145 J mol-1 K-1
= 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1
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Ley generalizada de los gases ideales
P1 V1 = P2 V2 T1 T2
Para 2 estados diferentes se cumple:
Estado 1:
P1 V1 = nRT1
Estado 2:
P2 V2 = nRT2
P1 V1 = nR T1
P2 V2 = nR T2
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MEZCLA DE GASES
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Ley de Dalton de las presiones parciales
• Las leyes de los gases se aplican a las mezclas de gases.
• Presión parcial:–Cada componente de una mezcla de gases ejerce una presión igual a la que ejercería si estuviese él sólo en el recipiente.
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Ley de Dalton (Ley de las Presiones parciales)
Ptot = PA + PB + PC + …
Pi = Xi PT
Xi = ni = ni . nT nA + nB nC +...
La presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las Presiones parciales.
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DIFUSIÓN Y EFUSIÓN
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Efusión
Difusión
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LEY DE DIFUSIÓN DE GRAHAM
“LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN DE UN GAS ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA RAÍZ CUADRADA DE SU DENSIDAD”
Vd 1/ ½
A mayor densidad, mas le cuesta difundir al gas ( difunde a menor velocidad)
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LEY DE HENRY
LA SOLUBILIDAD DE UN GAS EN CIERTO LÍQUIDO, DISMINUYE AL AUMENTAR LA TEMPERATURA
A mayor T: menor solubilidad de gases en líquidos
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CALORIMETRIA
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CALOR
Cuando 2 objetos a diferentes T se ponen en contacto, llegan al equilibrio térmico porque se trasfiere CALOR desde el de mayor T al de menor T.
Es la forma de energía que se pone en juego cuando hay diferencias de T.
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Unidades de calor
CALORÍA (cal): es la cantidad de calor que se entrega a 1 g de agua para elevar su Tº en 1 ºC (desde 14.5 ºC a 15.5 ºC)
EJEMPLO:
¿Cuántas calorías se necesitan para calentar 500 g de agua desde 20 ºC hasta 100 ºC?
Q= 80 x 500 cal = 40 000 cal
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Equivalente mecanico del calor(Experiencia de Joule)
La variación de la energía mecánica es usada para realizar un trabajo (mover las paletas)
EM = WNC
El roce entre las paletas y el agua calienta el agua.
Variando las condiciones de la experiencia se puede observar que la T del agua aumenta proporcionalmente a la perdida de EM
Si la pérdida en EM es de 4,186 J, la T de 1 g de agua aumenta desde 14.5 ºC a 15.5 ºC
4,186 Joule = 1 cal
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Capacidad calorífica y Calor específico
La cantidad de calor que se necesita para elevar la Tº en 1 ºC a 1kg de sustancia es:
Agua: 4 186 cal Cobre: 387 cal
CAPACIDAD CALORÍFICA (C)Es la cantidad de energia necesaria para elevar la temperatura de una
sust. en 1 ºCC= Q [C]= Joule/ º
T CALOR ESPECÍFICO (Ce)Es la cantidad de energía necesaria para elevar la Tº de una sustancia
en 1 ºC por cada g de ella. Ce= Q . [Ce]= Joule/ º.Kg
m. T
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CANTIDAD DE CALOR
Q = m Ce T
Q = cantidad de calor (cal)
m = masa (g)
T = Tf – Ti EJEMPLO
Calcular la cantidad de calor necesaria para elevar la T de 0.500 Kg de agua en 3.00ºC. Ce=4186 J/º.g
Q = 0.500 Kg.4186 J/º.g. 3.00ºC= 6.28x103 J
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CALORIMETRÍA
Consiste en medir las energías puestas en juego por transferencia entre un cuerpo de Tº mayor y otro de Tº menor.
Convención de signos:(+) energía absorvida(-) energía liberada
Q cal = - Q frio
m1Ce1T = -m2Ce2 Tm1Ce1(T-T1) = -m2Ce2 (T-T2)
M1
T1
M2
T2
M1
Tf
M2
Tf
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CALOR LATENTE
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CALOR LATENTE
Cuando ocurren cambios de fases, el calor administrado no aumenta la T de la sustancia, es usado para vencer las fuerzas de atracción entre moléculas. La transición de fase ocurre a Tº constante.
La energía suministrada durante un cambio de fase se llama CALOR LATENTE.
L = Q m
Lf = calor latente de fusión Lv = calor latente de vaporización
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TRANSICIONES DE FASE
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41
FIN