PV K

presión
volumen
mol
temperatura
escala
absoluta
absoluta atmosférica manométrica
Boyle
PV = k´
T y n ctes
Charles
V/T = k´´
P y n ctes
Gay‐Lussac
P/T = k´´´
V y n ctes
PV = nRT
empírica
Avogadro
V/n = Vm
P y T ctes
Estado de agregación
Volumen
Forma
Compresibilidad
Densidad
Sólidos
Conservan su volumen
definida
Prácticamente
incompresibles
alta
Líquidos
Conservan su volumen
La del recipiente que lo contiene
Ligeramente compresibles
media
Gases
indefinido
Indefinido
compresibles
baja
fluidos
Condensados
(líquidos)
No condensados
(gases)
Es importante mencionar que un “gas” es una sustancia que se encuentra en ese estado a temperatura y presión normales, mientras que “vapor” es la forma gaseosa de cualquier sustancia que normalmente es líquida o sólida a condiciones normales.
Idea clave: temperatura crítica
condiciones normales:
Presión = 1 bar
1 atm = 1.01325 bar
Temperatura = 273.15 K
273.15 K = 0ºC
condiciones estándar:
Presión = 1 bar
1 atm = 1.01325 bar
Temperatura = 298.15 K
298.15 K = 25ºC
¿Gas?
Temperatura crítica (K)
Temperatura crítica (ºC)
A condiciones normales (0ºC)
El O2 (es esencial para la vida)
154.58
‐118.57
Si es gas
H2 O
647.14
373.99
A 100ºC es un vapor
H2S (venenoso)
373.40
100.25
No es gas, es vapor
HCN (venenoso)
511.55
238.4
No es gas, es vapor
CO (tóxico)
132.85
‐140.3
Si es gas
NO2 (tóxico)
431.01
157.86
No es gas, es vapor
O3 (tóxico)
261.05
‐12.1
Si es gas
SO2 (tóxico)
430.80
157.65
No es gas, es vapor
He (químicamente inerte)
5.19
‐267.96
Si es gas
Ar (químicamente inerte)
150.86
‐122.29
Si es gas
Ne (químicamente inerte)
44.40
‐228.75
Si es gas
Un gas ideal es un gas
(hipotético) que cumple la
ecuación de estado:
PV = nRT
Los gases reales obedecen esta ley
sólo en el límite de densidad cero,
donde las fuerzas intermoleculares
son despreciables
Las propiedades o variables independientes de un sistema que
pueden tomar valores arbitrarios se denominan parámetros de
estado (coordenadas termodinámicas, propiedades del sistema).
La ecuación de estado del sistema es la relación matemática que
existe entre los valores de las propiedades de estado. Tiene un
único valor para cada estado de equilibrio termodinámico.
Las ecuaciones de estado relacionan las diferentes variables de
estado de un sistema. Así, dos estados de un sistema son diferentes
si el valor de alguna variable de estado es diferente y sólo en ese
caso (recordar definición de proceso).
Leyes empíricas
Ley
Boyle
PV = k´
T y n ctes
Charles
V/T = k´´
P y n ctes
Gay‐Lussac
P/T = k´´´
V y n ctes
Ecuaciones de estado
Avogadro
V/n = Vm
P y T ctes
La Ley de Boyle establece que la presión de una muestra de gas
en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al
volumen del recipiente, cuando la temperatura y la cantidad de
sustancia son constantes.
P α 1/V
PV = constante
PV = k´
Ecuación de estado
P1V1 = P2V2
Ecuación de proceso
Gráfica:
Presión vs Volumen
’
PV = K '
Isoterma
Hipérbola equilátera
1
P=K'
V
y = mx + b
m= K' b=0
La Ley de Charles establece que cuando se aumenta la
temperatura el volumen de un gas aumenta directamente
proporcional, cuando el cantidad de sustancia y la presión
permanecen constantes.
V α T
V/T = constante
V/T = k´´
Ecuación de estado
V1/T1 = V2/T2
Ecuación de proceso
Gráfica:
Volumen vs Temperatura
http://chemistry.umeche.maine.edu/~amar/fall2004/charles.html
La Ley de Gay‐Lussac establece que cuando se aumenta la
temperatura, la presión de un gas aumenta directamente
proporcional, cuando el cantidad de mol (n) y el volumen
permanecen constantes.
P α T
P/T = constante
P/T = k´´´
Ecuación de estado
P1/T1 = P2/T2
Ecuación de proceso
Gráfica:
Presión vs Temperatura
La Ley de Avogadro establece que el volumen de un gas es
directamente proporcional a la cantidad de mol (n), cuando la
temperatura y la presión permanecen constantes.
V α n
V/n = constante
V/n = Vm
Ecuación de estado
V1/n1 = V2/n2
Ecuación de proceso
Hipótesis de Avogadro: Dos volúmenes iguales de
gases distintos, a la misma temperatura y presión,
contienen el mismo número de moléculas.
Diagrama unificado
n = cte
La unificación de las tres primeras leyes da lugar a la llamada Ley combinada:
PV/T = constante
Ecuación de estado
P1V1/T1 = P2V2/T2
Ecuación de proceso
Presión absoluta
Temperatura absoluta
Manejo de diferentes unidades en P, T y V
Añadiendo la ley de Avogadro, da lugar a la ecuación
Ley general del estado gaseoso:
PV = nRT
Presión absoluta
Temperatura absoluta
Manejo de unidades en P, T y V congruentes a las unidades de R
Si:
P= 1 atm; n= 1 mol; T=273.15 K; V=22.4 L
R = PV/nT
¿Cuál es el valor de R?
Una aproximación