Gases

Gas ideal
Un gas ideal es un gas hipotético cuyo comportamiento de presión, volumen y temperatura se puede describir completamente con la ecuación del gas ideal.
Las moléculas de un gas ideal no se atraen o se repelen entre si, y su volumen es despreciable en comparación con el volumen del recipiente que lo contiene. Aunque en la naturaleza no existe un gas ideal, las discrepancias en elcomportamiento en los gases reales en márgenes razonables de temperatura y presión no alteran sustancialmente los cálculos. Por lo tanto, se puede usar con seguridad la ecuación del gas ideal para resolver muchos problemas de gases.

Ley de Boyle
En el siglo XVII, Robert Boyle estudio sistemática y cuantitativamente el comportamiento de los gases. En una serie de experimento, Boyle analizó larelación que existe entre la presión y el volumen de una mezcla de un gas. A medida que la presión aumenta, el volumen ocupado por el gas disminuye. Por lo contrario, si la presión aplicada disminuye, el volumen ocupado por el gas aumenta. Esta relación se conoce como la ley de Boyle, según la cual lapresion de una cantidad fija de un gas a temperatura constante es inversamente proporcional al volumendelgas.
P1 V1 = P2 V2
Donde V1 y V2 son los volúmenes sometidos a las presiones P1 y P2, respectivamente.

Ley de Avogadro
El trabajo científico italiano Amedeo complementó los estudios de Boyle, Charles y Gay-Lussac. En 1811 publico una hipótesis en donde estableció que a la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de diferentes gases contienen el mismo número de moléculas (o átomos siel gas es monoatómico). De ahí que el volumen de cualquier debe ser proporcional al números de moles de moléculas presente, es decir:
V α n
V = K4n
Donde n representa el numero de moles y k4 es la constante de proporcionalidad. Esta ecuación es la expresión matemática de la ley de Avogadro, la cual establece que a presión y temperatura constantes, el volumen de un gas es directamenteproporcional al número de moles del gas presente.
De acuerdo con la ley de Avogadro, cuando dos gases reaccionan entre sí, los volúmenes que reaccionan de cada uno de los gases tienen una reacción sencilla entre sí. Si el producto es un gas, su volumen se relaciona con el volumen de los reactivos mediante una relación sencilla (un hecho demostrado antes por Gay-Lussac).

Ley de Charles
Los primerosinvestigadores que estudiaron el efecto de la temperatura sobre el volumen de un gas fueron los científicos franceses Jacques Charles y Joseph Gay-Lussac. Sus estudios demostraron que, a una presión constante, el volumen de una muestra de gas se expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse.
La dependencia del volumen de un gas con la temperatura, se da por:
V α T
V = K2T ò
V/T = K2Donde K2 es la constante de proporcionalidad. La ecuación anterior se conoce como la Ley de Charles y de Gay-Lussac, o simplemente ley de Charles, la cual establece que el volumen de una cantidad fija de gas mantenido a presión constante es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.
Es posible comparar dos condiciones de volumen-temperatura para una muestra dada de un gas apresión constante.
V1/T1 = K2 = V2/T2 ò
V1/T1 = V2/T2

Donde V1 y V2 son los volumenes de los gases a las temperaturas T1 y T2 (ambas en Kelvin), respectivamente.



Otra forma de la Ley de Charles muestra que para una cantidad de gas a volumen constante, la presión del gas es proporcional a la temperatura

P α T
P = K3T ò
P/T = K3
La ecuación anterior, se tiene:
P1/T1 =K3 = P2/T2 ò
P1/T1 = P2/T2
Donde P1 y P2 son las presiones del gas a temperatura T1 y T2 respectivamente.

Ecuación de gases ideales
Ley de Boyle: V α 1/P
Ley de Charles: V α T
Ley de Avogadro: V α n
Es posible combinar estas tres expresiones a una sola ecuación maestra para el comportamiento de los gases:
V α (n T)/P
V = R (n T)/P
PV = nRT
Donde R, la constante de...