Conceptos Fundamentales de Termodinámica y Comportamiento de los Gases

Cambios de Fase y Calor Latente

• Vaporización: Se llama punto de ebullición a la temperatura a la cual un líquido cambia a estado gaseoso.
• Calor Latente: Es la cantidad de calor necesaria para cambiar de estado a temperatura constante.
• Cambio de Fase: Fusión, solidificación, vaporización, sublimación y condensación.
• Calor Latente de Vaporización: Se aplica al cambio entre fases sólidas y gas.

Transmisión de Calor

Cuando se juntan dos objetos que se presentan a diferente temperatura, aparece entre ellos un flujo de energía.

• Conducción: Es el proceso por el que el calor se transfiere directamente a través de un material.
• Convección: El calor se transporta de un lugar a otro por el movimiento de una masa o fluido.
• Radiación: Se transfiere energía por medio de ondas electromagnéticas.

Termodinámica y Teoría Cinética Molecular de los Gases

• Termodinámica: Trata de los fundamentos relacionados con la energía térmica, energía mecánica y diversas formas de energía.
• Sistema: Es la porción de materia bien definida y limitada por una superficie cerrada.
• Teoría Cinética Molecular de los Gases:
  • El gas está compuesto por moléculas.
  • Las moléculas de un gas se mueven con velocidades constantes.
  • Su volumen es muy insignificante.
  • Las moléculas obedecen a las leyes de Newton.

Presión y Unidades de Medida

En sentido microscópico, la presión está definida como el resultado de aplicar una fuerza (F = F/A).

• Pascales: Unidades de presión por N/m².
• Atmósfera: 1.013 Pa.

Leyes de los Gases

Ley de Boyle (Isotérmica)

Cuando la temperatura permanece constante, los volúmenes de los gases son inversamente proporcionales a las presiones. "Si la presión aumenta, el volumen se reduce en la misma proporción".

Fórmula: P₁V₁ = P₂V₂

Ley de Charles

Si la presión se mantiene constante, los volúmenes de los gases son directamente proporcionales a sus temperaturas absolutas. De 150 K a 300 K, el volumen del gas también se duplica.

Fórmula: V₁/T₁(K) = V₂/T₂(K)

Otra forma de la Ley de Charles: V = V₀(1 + βt)

Una molécula de cualquier gas que se encuentra a 0 °C y una atmósfera de presión ocupa el volumen de 22,4 litros, al cual se llama volumen molar.

Ley Combinada de los Gases

Intervención simultánea de tres variables: volumen, presión y temperatura. Es decir, combinando dos de las tres leyes combinadas.

Fórmula: P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Ley de Avogadro

Establece que volúmenes iguales contienen el mismo número de moles y moléculas de gas a las mismas condiciones de presión y temperatura.

• 1 mol contiene 6,023 x 10²³ moléculas.
• 1 mol ocupa 22,4 litros.

Ecuación General del Estado

Fórmula: PV = nRT. Se conoce como ecuación general de estado o ley del gas ideal.

Ley de las Presiones Parciales de Dalton

La presión total de la mezcla de dos o más gases que no reaccionan entre sí es igual a la suma de las presiones parciales de cada gas.

Fórmula: P_total = P₁ + P₂ + P₃ + ...