El Aire y la Teoría Cinético Molecular de los Gases

  • Los gases y la teoría cinético molecular.
  • El aire que nos rodea.
  • El aire es una mezcla gaseosa.
  • El nitrógeno y el oxígeno constituyen el 99% en volumen del aire.
  • Otros gases componentes del aire son: metano, dióxido de carbono, hidrógeno y los gases nobles.
  • El agua y el material particulado se encuentran en cantidades variables.

Teoría Cinético Molecular de los Gases y el Modelo Corpuscular

La teoría cinético molecular intenta explicar el comportamiento de los gases a través del modelo corpuscular. Recordemos que un modelo es una simplificación de los fenómenos de la naturaleza que facilita nuestro entendimiento de estos.

¿Qué sabemos de los gases?

  • Son materia (moléculas o átomos).
  • Las partículas de gas tienen energía.
  • La energía hace que las moléculas ocupen la mayor cantidad de espacio posible.
  • Los gases están formados por moléculas. La distancia entre ellas es muy grande en la naturaleza. Ocupan todo el volumen disponible.
  • No hay fuerzas de atracción significativas entre las moléculas.
  • Las moléculas se encuentran en movimiento desordenado y al azar.
  • Los choques entre las moléculas son elásticos.
  • El movimiento de las partículas del gas depende de la temperatura.
  • La presión que ejerce un gas se debe al choque de las partículas contra las paredes del recipiente que las contiene.

Entonces, ¿De qué depende el comportamiento de los gases?

El comportamiento de los gases depende de:

  • La temperatura.
  • El tamaño del recipiente (volumen).
  • La cantidad de gas.

Propiedades de los Gases

  1. Compresibilidad: Disminución del volumen de un gas, que puede ser provocada por un aumento de presión o una disminución de temperatura. Esta propiedad es mucho menor para los sólidos y los líquidos.
  2. Expansibilidad: El aumento del volumen que ocupa un gas puede deberse a un aumento de temperatura o a una disminución de presión. Los gases pueden expandirse hasta ocupar todo el espacio disponible. El volumen de un gas es igual al volumen del recipiente que lo contiene.
  3. Difusibilidad: Propiedad de los gases de dispersarse en otro gas hasta formar una mezcla homogénea.
  4. Resistencia: Las partículas de gas chocan con los cuerpos en movimiento, lo que genera una fuerza llamada fuerza de roce.

Otras Propiedades de los Gases

  • Densidad de los Gases: La densidad de un objeto se define como la masa del objeto dividida por el volumen.
  • Licuación de los Gases: Los gases pueden convertirse en líquidos por enfriamiento, aumento de presión, o por la combinación de ambos. Este proceso de licuación siempre se cumple a temperaturas muy bajas.
  • Aumento de volumen al pasar de líquido a gas: A igual presión y temperatura, los gases ocupan volúmenes más grandes que los correspondientes a los sólidos o líquidos que les dan origen. Por ejemplo, 1 gramo de agua a 20°C ocupa 1 centímetro cúbico (1 cm³), y el vapor obtenido de esa misma agua ocupa 1336 cm³.

Leyes de los Gases

Las cuatro variables que rigen el comportamiento de un gas son:

  • Volumen (V): Es el espacio ocupado por la masa gaseosa. Es igual al volumen del recipiente que lo contiene.
  • Temperatura (T)
  • Cantidad de sustancia (n)
  • Presión (P)

Ley de Boyle-Mariotte

Explica la relación entre el volumen (V) de un gas y su presión (P), cuando la cantidad de gas (n) y la temperatura (T) permanecen constantes. Si el volumen aumenta, la presión disminuye.

Ley de Charles

Explica la relación entre el volumen de un gas y su temperatura (n y P constantes). El volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura cuando la presión se mantiene constante. Cuando un recipiente es flexible, se mantiene el volumen a presión constante, pero el aumento de temperatura conlleva a un aumento de volumen. La ecuación que expresa la relación entre el volumen y la temperatura establecida según la Ley de Charles es:

Relación entre la temperatura y el volumen, según la Ley de Charles.

Ley de Gay-Lussac

A volumen constante, la presión de una masa fija de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta. La presión (P) aumenta junto con la temperatura (T) (a V y masa constante).

En Resumen:

  • Los gases están formados por partículas en movimiento dinámico, ocupando el máximo de espacio posible.
  • Presentan varias propiedades, tales como la compresibilidad, expansibilidad, difusibilidad y resistencia.
  • En las propiedades de los gases, juegan un rol fundamental la temperatura, que les da energía a las moléculas, y el volumen, que afecta la presión que ejerce un gas.
  • Existen principalmente 3 leyes que explican el comportamiento de los gases.