Gas
De WikiLingua.net
Es denomina gas a l'estat d'agregación de la matèria que no té forma ni volum propi. La seva principal composició són molècules no unides, expandides i amb poca força d'atracció, fent que no tinguin volum i forma definida, provocant que aquest s'expandeixi per a ocupar tot el volum del recipient que la conté, pel que fa als gasos les forces gravitatorias i d'atracció entre particulas resulten insignificants.
Taula de continguts |
[editar] Llei general dels gasos
Existeixen diverses lleis que relacionen la pressió, el volum i la temperatura d'un gas.
[editar] Llei de Boyle - Mariotte
Quan el volum i la pressió d'una certa quantitat de gas és mantinguda a temperatura constant, el volum serà inversamente proporcional a la pressió: V=KP (On K és constant si la temperatura i la massa del gas romanen constants).
Quan augmenta la pressió, el volum disminueix; si la pressió disminueix el volum augmenta. El valor exacte de la constant k , no és necessari conèixer-ho per a poder fer ús de la Llei; si considerem les dues situacions, mantenint constant la quantitat de gas i la temperatura, haurà de complir-se la relació:
A l'augmentar el volum, les partícules (àtoms o molècules) del gas triguen més a arribar a les parets del recipient i per tant xoquen menys vegades per unitat de temps contra elles. Això significa que la pressió serà menor ja que aquesta representa la freqüència de xocs del gas contra les parets.
[editar] Llei d'Avogadro
És aquella en el qual les constants són Pressió i Temperatura, sent el Volum directament proporcional al Nombre de moles (n)
matemáticamente, la fórmula és:
[editar] Llei de Xerris
A una pressió donada, el volum ocupat per un gas és directament proporcional a la seva temperatura.
Matemáticamente l'expressió:
o 
[editar] Llei de Gai-Lussac
La pressió d'un gas que es manté a volum constant, és directament proporcional a la temperatura:
És per això que per a poder envasar gas, com gas licuado, primer s'ha de refredar el volum de gas desitjat, fins a una temperatura característica de cada gas, a fi de poder sotmetre-ho a la pressió requerida per a licuarlo sense que se sobrecaliente, i, eventualment, exploti.
[editar] Llei dels gasos ideals
Les tres lleis esmentades poden combinar-se matemáticamente en l'anomenada llei general dels gasos. La seva expressió matemàtica és:
sent P la pressió, V el volum, n el nombre de moles, R la constant universal dels gasos ideals i T la temperatura en Kelvin.
El valor de R depèn de les unitats que s'estiguin utilitzant:
- R = 0,082 atm·l·K-1·mol-1 si es treballa amb atmosferes i litres
- R = 8,31451 J·K-1·mol-1 si es treballa en Sistema Internacional d'Unitats
- R = 1,987 calç·K-1·mol-1
- R = 8,31451 10-10 erg ·K-1·mol-1
D'aquesta llei es dedueix que un mol de gas ideal ocupa sempre un volum igual a 22,4 litres a 0 °C i 1 atmosfera. També se li crida l'ecuación d'estat dels gasos; ja que solament depèn de l'estat actual en què es trobi el gas.
V partit per pressió
[editar] Gasos finals
Si es vol afinar més o si es vol mesurar el comportament d'algun gas que escapa al comportament ideal caldrà recórrer a les ecuaciones dels gasos reals que són variades i més complicades quant més precises.
Els gasos reals no s'expandeixen infinitament, sinó que arribaria un moment en el qual no ocuparien més volum. Això s'ha d'al fet que entre els seus àtoms/molècules s'estableixen unes forces bastant petites, a causa dels canvis aleatorios de les seves càrregues electrostáticas, a les quals es diu forces de Van der Waals.
El comportament d'un gas sol concordar més amb el comportament ideal quant més senzilla sigui la seva fórmula química i quant menor sigui la seva reactividad, tendència a formar enllacis. Així, per exemple, els gasos nobles al ser monoatómicos i tenir molt baixa reactividad, sobretot l'helio , tindran un comportament bastant proper a l'ideal. Els seguiran els gasos diatómicos, en particular el més lleuger hidrógeno. Menys ideals seran els triatómicos com el dióxido de carboni, el cas del vapor d'aigua encara és pitjor ja que la molècula al ser polar tendeix a establir ponts d'hidrógeno el que encara redueix més la idealidad. Dintre dels gasos orgànics el qual tindrà un comportament més ideal serà el metano perdent idealidad a mesura que s'engrosseix la cadena de carboni. Així el butà és d'esperar que tingui un comportament ja bastant allunyat de la idealidad. Això és perquè quant més gran és la partícula fonamental constituent del gas, major és la probabilitat de col·lisió i interacció entre elles, factor que fa disminuir la idealidad. Alguns d'aquests gasos es poden aproximar bastant bé mitjançant les ecuaciones ideals mentre que en altres casos farà falta recórrer a ecuaciones reals moltes vegades deduïdes empíricamente a partir de l'ajust de paràmetres.
També es perd la idealidad en condicions extremes, altes pressions o baixes temperatures. Per una altra part, la concordancia amb la idealidad pot augmentar si treballem a baixes pressions o altes temperatures. També per la seva estabilitat química.
[editar] Comportament dels gasos
Per al comportament tèrmic de partícules de la matèria existeixen quatre quantitats medibles que són de gran interès: pressió, volum, temperatura i massa de la mostra del material.
Qualsevol gas es considera com un fluït, perquè té les propietats que li permeten comportar-se com tal.
Les seves molècules, en continu moviment, assoleixen col·lisionar les parets que els conté i gairebé tot el temps exerceixen una pressió permanent. Com el gas s'expandeix, l'energia intermolecular (entre molècula i molècula) fa que un gas, a l'anar afegint-li energia calorífica, botiga a augmentar el seu volum.
Un gas tendeix a ser actiu químicamente a causa de que la seva superfície molecular és també gran, és a dir entre cada partícula es realitza major contacte, fent més fàcil una o diverses reaccions entre les substàncies.
Per a entendre millor el comportament d'un gas sempre es realitzen estudis pel que fa al gas ideal encara que aquest en realitat mai existeix i les propietats d'aquest so:
- Un gas està constituït per molècules d'igual grandària i massa, però una barreja de gasos diferents, no.
- Se li suposa amb un nombre petit de molècules, així la seva densitat és baixa i la seva atracció molecular és nul·la.
- El volum que ocupa el gas és mínim, en comparació del volum total del recipient.
- Les molècules d'un gas contingudes en un recipient, es troben en constant moviment, pel que xoquen, ja entre si o contra les parets del recipient que les conté.
Per a explicar el comportament dels gasos, les noves teories utilitzen tant l'estadística com la teoria cuántica, a més d'experimentar amb gasos de diferents propietats o propietats límit, com l'UF 6, que és el gas més pesat conegut.
Un gas no té forma ni volum fix; es caracteritza per la gairebé nul·la cohesió i a la gran energia cinética de les seves molècules, les quals es mouen.
[editar] Ecuación de van der Waals
Per a estudiar els gasos reals amb major exactitud, és necessari modificar l'ecuación del gas ideal, prenent en compte les forces intermoleculares i els volums moleculares finitos. Aquest tipus d'anàlisi va ser realitzat per primera vegada pel físic holandès L.D. van der Waals en 1973. a més de ser un procediment matemàtic simple, l'anàlisi de van der Waals proporciona una interpretació del comportament del gas real a nvel molecular.
Quan una molècula particular s'aproxima cap a la paret d'un recipient, les atraccions intermoleculares exercides per les molècules veïnes tendeixen a suavitzar l'impacte d'aquesta molècula contra la paret. L'efecte global és una menor pressió del gas que la qual s'esperaria per a un gas ideal. Van der Waals va suggerir que la pressió exercida per un gas ideal, Pideal, està relacionada amb la pressió experimental mesura, Preal, per mitjà de l'ecuación:.2}" src="../../../../math/9/e/a/9eade987b50d867b7e0d204451202d09.png" /\>