Problemas con la ley de gas ideal y la densidad

Escrito por vincent summers | Traducido por rafael ernesto díaz
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Problemas con la ley de gas ideal y la densidad
Definición de gases. (Smoke image by xuizy from Fotolia.com)

Los gases son átomos o moléculas que se mueven casi sin obstáculos y sin restricciones. Obedecen a las leyes de la física y pueden ser entendidos, sobre todo, en términos de presión, temperatura y volumen. La más simple de las leyes de los gases conocidas es la Ley del gas ideal. A pesar de que no se aplica bien en muchos casos, su uso es muy instructivo y se ajusta con una precisión razonable a los gases químicamente inertes o "dóciles."

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La exposición más sencilla de la Ley del gas ideal.

La forma más directa de la ley del gas ideal es:

PV = nRT

(donde P es la presión, V es el volumen, n es el número de moles, T es la temperatura y R es una constante)

Problemas con la ley de gas ideal y la densidad
La forma más directa de la ley del gas ideal. (atmospheric pollution image by Anchels from Fotolia.com)

Ejemplo uno: temperaturas y presiones estándar (TPS)

Ante todo, el teórico quiere saber lo que está pasando a una temperatura y presión normal. Para un gas, eso significaría 1,00 atmósferas de presión, 1,00 moles (un mol de una sustancia es igual a su peso molecular en gramos), y una temperatura de 273 grados Kelvin. R, la constante del gas ideal, es aproximadamente igual a 0,082 litro-atmósferas por Mole-grado Kelvin

Buscando el volumen de tal gas, se deriva:

V = nRT / P

V = (1.00 moles) (0,082 litros atm grados? ¹ moles? ¹) (273 grados) / (1,00 atm)

V = 22,4 litros <br / > Un gas ideal ocupa 22,4 litros de volumen a temperatura y presión normal.

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Temperatura y presión estándar. (formula image by YURY MARYUNIN from Fotolia.com)

Ejemplo dos: Determinación del peso molecular.

Para determinar el peso molecular de un gas, la ley del gas ideal se puede modificar un poco. Convirtiendo el número de moles, n, en el peso del gas dividido por su peso molecular, se obtiene:

PV = (w / MW) RT

MW = wRT / PV

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Determinar el peso molecular. (formulas image by Anton Gvozdikov from Fotolia.com)

Cambio de los parámetros PVT.

Al escribir la Ley del gas ideal para una presión inicial, el volumen y los datos de temperatura, se obtiene:

P V = n RT

Ahora bien, si esa misma cantidad cambia a otro conjunto de P, V y T, la ecuación se convierte en:

P ?V? = n?RT

ya que R nunca cambia:

P?V? / n? T? = P? V? / N? T?

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Cambio de los parámetros de presión, volumen y temperatura. (molecules of the chemical formula image by Oleg Verbitsky from Fotolia.com)

Ejemplo.

Al conectar las condiciones iniciales, y conociendo tres de los cuatro nuevos parámetros, se puede determinar el cuarto. Un número inicial de moles de un gas tiene los siguientes parámetros: P

? = 1,3 atmósferas; T? = 20 º C, V? = 0,5 litros

Sin cambiar el número de moles, la presión se incrementa a 1,7 atmósferas. El volumen es reducido a 0,4 litros. ¿Cuál es la nueva temperatura en grados Celsius?

(1,3) (0,5) / (273 +20) = (1,7) (0,4) / (grados Kelvin)

la nueva temperatura en grados Kelvin es 306,5 grados. Convirtiendo esto a grados Celsius da:

T? = 33,5 º C.

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Al conocer tres nuevos parámetros, se puede determinar el cuarto. (molecular image by amlet from Fotolia.com)

Problema de densidad.

La fórmula de la densidad en términos de masa y el volumen es la siguiente:.

D = m / V

la masa, en este ejemplo, puede ser equiparada con el peso

Por lo tanto:

P = w / (VMW) RT P = (D / MW) RT

D = (PMW) / RT

El gas inerte helio, He, peso molecular 4,00. Con el fin de determinar la densidad para la Ley del gas Ideal para el helio en TPS, escribimos:

D = 1,00 (4,00) / (0,082) (273)

D = 0,179

¿Cómo se compara esto con la realidad? Su densidad empírica es 0,1786 en TPS. En este caso, la correlación es exacta cuando se completa . Lo que generalmente, no es tan bueno.

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La fórmula de la densidad. (Structure of a molecule image by Alexandr Shebanov from Fotolia.com)

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