Principios de la Termodinámica de Gases: Teoría y Leyes Fundamentales

Teoría Cinético-Molecular (TCM)

La TCM se aplica a gases, líquidos y sólidos, pero fue desarrollada inicialmente para los gases, siendo especialmente útil para estos. Es una ampliación de la teoría atómico-molecular de Dalton y Avogadro.

Postulados de la TCM

• 1. Los gases están formados por partículas de tamaño despreciable comparado con las distancias que las separan.
• 2. Las moléculas de gas se mueven continuamente y al azar, dando lugar a choques entre sí y contra las paredes del recipiente que los contiene. Los choques contra las paredes son los que ejercen la presión.
• 3. Estos choques son elásticos (sin pérdida de energía).
• 4. La energía cinética media de las partículas gaseosas es directamente proporcional a la temperatura de la muestra.

Leyes de los Gases

Ley de Boyle

A temperatura constante, el volumen ocupado por una masa de gas es inversamente proporcional a la presión ejercida por las partículas del gas. A temperatura constante, el producto de la presión por el volumen de una masa de gas permanece también constante.

Ley de Gay-Lussac

A presión constante, el volumen de una masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta en Kelvin. A presión constante, el cociente entre el volumen de una masa de gas y la temperatura a la que se encuentra permanece constante.

Ley de Avogadro

Volúmenes iguales de gases diferentes en las mismas condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de partículas. A presión y temperatura constantes, el cociente entre el volumen y la cantidad de sustancia contenida en ese volumen permanece constante.

Conceptos Adicionales

Volumen Molar

Dado que para unas condiciones de presión (P) y temperatura (T) iguales, volúmenes iguales de gases distintos contienen el mismo número de partículas, podemos afirmar que un mol de partículas de cualquier gas ideal en determinadas condiciones de P y T tendrá siempre el mismo volumen.

Gas Ideal

Es aquel que cumple las leyes anteriores (Boyle, Charles, Gay-Lussac y Avogadro). Los gases reales presentan un comportamiento ideal a bajas presiones y temperaturas moderadas.