1) Gases

Se denomina gas al estado de agregación de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, sus moléculas interaccionan solo débilmente entre sí, sin formar enlaces moleculares, adoptando la forma y el volumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por su alta energía cinética. Los

gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambios de densidad con la presión y la temperatura. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras.

a) Gases ideales

Un gas ideal es un gas teórico compuesto de un conjunto de partículas puntuales con

desplazamiento aleatorio que no interactúan entre sí. El modelo de gas ideal tiende a fallar a

temperaturas menores o a presiones elevadas, cuando las fuerzas intermoleculares y el

tamaño intermolecular es importante.

Generalmente, el apartamiento de las condiciones de gas ideal tiende a ser menor a

mayores temperaturas  y a menor densidad (o sea a menor presión), ya que

el trabajo realizado por las fuerzas intermoleculares es menos importante comparado

con energía cinética de las partículas, y el tamaño de las moléculas es menos importante

comparado con el espacio vacío entre ellas.

El concepto de gas ideal es útil porque el mismo se comporta según la ley de los gases ideales, una ecuación de estado simplificada, y que puede ser analizada mediante la mecánica estadística.

b) Gases reales

Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegaría un momento en el que no ocuparían más volumen. Esto se debe a que entre sus partículas, ya sean átomoscomo en los gases nobles o moléculas como en el (O2) y la mayoría de los gases, se establecen unas fuerzas bastante pequeñas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostáticas, a las que se llama fuerzas de Van der Waals.

Sus moléculas, en continuo movimiento, colisionan elásticamente entre sí y contra las paredes del recipiente que contiene al gas, contra las que ejercen una presión permanente. Si el gas se calienta, esta energía calorífica se invierte en energía cinética de las moléculas, es decir, las moléculas se mueven con mayor velocidad, por lo que el número de choques contra las

paredes del recipiente aumenta en número y energía. Como consecuencia la presión del gas aumenta, y si las paredes del recipiente no son rígidas, el volumen del gas aumenta.

Existen una serie de ecuaciones llamadas ecuaciones de estado que corrigen las desviaciones de la idealidad entre ellas tenemos la de Berthelot 

2) Densidad de los gases

Recuerde que la densidad tiene las unidades de masa por unidad de volumen (d = m/V). Podemos acomodar la ecuación del gas ideal para obtener unidades similares, moles por unidad de volumen:

N/V=P/RT

Si multiplicamos ambos lados de esta ecuación por la masa molar, M, obtenemos la siguiente relación:

NM/V=PM/RT

El producto de las cantidades n/V y M es igual a la densidad en g/L, como vemos a partir de sus unidades:

Moles/Litro*gramos/mol=gramos/Litro

Así la densidad del gas está dada por la expresión del lado derecho de la última ecuación:

d=PM/RT

Densidad absoluta

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y

el volumen de una sustancia.

Siendo   , la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.

Densidad relativa

La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra

sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

Donde   es la densidad relativa,   es la densidad de la sustancia, y   es la densidad de

referencia o absoluta.

Capacidad calorífica

La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la cantidad

de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso cualquiera y el cambio

de temperatura que experimenta. En una forma más rigurosa, es la energía necesaria para

aumentar la temperatura de una determinada sustancia en una unidad de temperatura.

Hay dos tipos de capacidad calorífica: a presión constante y volumen constante. La relación

entre ambas conocida como γ depende de si el gas es mono, di o poli atómico y puede ser

determinada experimentalmente mediante el método de Clement y Desormes. Mediante este

método en un sistema a presión superior a la atmosférica, se realiza una expansión

adiabática, y luego un calentamiento a volumen constante; para un sistema de este tipo se

cumple:

CpCv

=lnP1−lnP0lnP1−ln P2

Y si el cambio de presión es pequeño, sabiendo que P=ρgh

γ=CpCv

= h1h1−h2

3) Materiales y reactivos

Materiales: Equipo de Víctor Meyer para densidad de vapor, equipo para relación de

capacidades caloríficas por el método de Clement y Desormes, regla, bulbos

pequeños, vasos de 50,200, 600 ml y pipetas.

Reactivos: liquido orgánico volátil

Anexos

Ecuaciones de estado de los gases reales (cálculo de presiones)

Modelo de Van der Waals

Artículo principal: Ecuación de Van der Waals

Los gases reales son ocasionalmente modelados tomando en cuenta su masa y volumen

molares

Donde P es la presión, T es la temperatura, R es la constante de los gases ideales, y Vm es

el volumen molar. "a" y "b" son parámetros que son determinados empíricamente para cada

gas, pero en ocasiones son estimados a partir de su temperatura crítica (Tc) y su presión

crítica (Pc) utilizando estas relaciones:

Modelo de Redlich–Kwong

La ecuación de Redlich–Kwong es otra ecuación de dos parámetros que es utilizada para

modelar gases reales. Es casi siempre más precisa que la ecuación de Van der Waals, y en

ocasiones más precisa que algunas ecuaciones de más de dos parámetros. La ecuación es

Donde "a" y "b" son dos parámetros empíricos que no son los mismos parámetros que en la

ecuación de Van der Waals. Estos parámetros pueden ser determinados:

Modelo de Beattie–Bridgman

Esta ecuación está basada en cinco constantes determinadas experimentalmente.5 Está

expresada como

Donde

Modelo de Dieterici

Este modelo (nombrado en honor de C. Dieterici2 ) cayó en desuso en años recientes

.

Modelo de Clausius

Donde

Y donde Vc es el volumen crítico.

Ecuaciones del factor de compresibilidad (cálculo de volúmenes)

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.