República Bolivariana De VenezuelaMinisterio Del Poder Popular Para La Educación Superior

Universidad YacambúFacultad de Humanidades

Departamento de Estudios a Distancia

Presión y gases

Participante:Silvia Almao

Noviembre-2016

PRESIÓNEs la medida del efecto de la distribución de fuerzas normales (perpendiculares) aplicada sobre una superficie o área.P= F/ADonde:F: es fuerzaA: es el áreaF= m.gDonde:M: es la masaG: es la aceleración de la gravedad (9,81 m/s2)

UNIDADES DE PRESIÓN Por definición de presión, la unidad será el

cociente de unidad de fuerza por unidad de área. En el Sistema Internacional de Unidades (S.I.)

es : Newton / m2 , denominado Pascal (Pa) En el sistema técnico se utilizan: g-f / cm2 , Kg-f /

cm2 , Lb-f / pulg2 = Psi (Sistema Técnico inglés) Existen otras unidades convencionales para

medir presión de fluidos (líquido o un gas). Para medir presiones pequeñas, como ocurre normalmente en el laboratorio, se utiliza el milímetro de mercurio (mmHg) o Torricelli (Torr).

Cuando se desea medir presiones elevadas se utiliza la atmosfera (atm).

EJERCICIOS RESUELTOS

Responde a las siguientes preguntas:

a) ¿Que presión ejerce sobre el suelo un vehículo de 1000 kg, sabiendo que cada una de sus cuatro ruedas se apoya sobre una superficie de 50 cm2?b) Una bailarina de 60 kg, se apoya sobre la punta de uno de sus piés. Sabiendo que la supercie de la punta es de 8 cm2, ¿Qué presión ejerce sobre el suelo?c) ¿Cuál de los dos, el coche o la bailarina, ejerce más presión?SoluciónCuestión a)Datosm = 1000 kgS1rueda= 50 cm2 = 50 · 10-4 m2S4ruedas = 4 · S1rueda = 200 · 10-4 m2g = 9.8 m/s2ResoluciónPara calcular la presión que ejerce el coche, debemos utilizar la siguiente expresión:P=FSDe esta ecuación, nos falta conocer la fuerza que ejerce el coche sobre el suelo, o lo que es lo mismo, su peso (Fp). Teniendo en cuenta que Fp=m·g:P=m⋅gSSustituyendo los valores que nos han proporcionado en la ecuación, obtenemos que:

P=1000 kg⋅9.8 m/s2200 ⋅ 10−4m⇒P=49000 Pa

Cuestión b)

Datos

m = 60 kgS1pie= 8 cm2 = 8 · 10-4 m2g=9.8 m/s2

Resolución

Para calcular la presión que ejerce la bailarina, utilizaremos la expresión de la cuestión anterior:

P=m⋅gS⇒P=60 kg⋅9.8 m/s280 ⋅ 10−4m⇒P=73500 PaCuestión c)

Aunque parezca increíble, una bailarina de tan solo 60 Kg ejerce más presión sobre el suelo con una pierna que un coche de 1000 kg.

EJERCICIOS PROPUESTOS

1. Calcula la presión que ejerce Luis cuando está sobre sus dos pies suponiendo que cada pie tiene una superficie de 200 cm2 y que Luis tiene una masa de 70 kg.

2. Una fuerza de 40 N está ejerciendo 60000 Pa, calcula la superficie de apoyo.

El resorte del manómetro de presión que se ilustra en la figura 14.2 tiene una constante de fuerza de

1000 N/m, y el émbolo tiene un diámetro de 2 cm. Cuando el manómetro se introduce en agua, ¿quécambio en profundidad hace que el émbolo se mueva 0.5 cm? Calcula la presión media sobre las compuertas de

un embalse si el agua en ellastiene una profundidad de 40 m. Nota: Recuerda que la presión arriba es cero yabajo es la máxima. El embalse contiene agua dulce: densidad = 1000 kg/m33.

PROPIEDADES DE LOS GASES El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir,

que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o numero de moles (n).

1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.

2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.

3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.

4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada

VARIABLES QUE AFECTAN EL COMPORTAMIENTO DE LOS GASES

1. PRESIÓNEs la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor. 2. TEMPERATURAEs una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo caliente al cuerpo frío.La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin. 3. CANTIDADLa cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular. 4. VOLUMENEs el espacio ocupado por un cuerpo. 5. DENSIDADEs la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.

LEYES DE LOS GASES IDEALES La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert

Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

PV=KDonde K es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante K para poder hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:P1V1=P2V2P1: presión inicialP2: presión finalV1: volumen inicialV2. volumen final

Ley de Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debida al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

La ley fue publicada primero por Louis Joseph Gay-Lussac en 1802, pero hacía referencia al trabajo no publicado de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.

Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes directamente proporcionales en la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".

La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios. Se expresa por la fórmula:

Donde:• V es el volumen• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)• k es la constante de proporcionalidad. Además puede expresarse como: Donde: Volumen inicial Temperatura inicial Volumen final Temperatura final

EJERCICIOS RESUELTOS DE GASES

LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA: Es el peso que ejerce el aire sobre la superficie terrestre y es uno de los principales actores de la meteorología y que tiene un gran poder de influencia sobre la vida en la tierra.La presión puede expresarse en diversas unidades, tales como: Kg/cm (cuadrado), psi, cm de columna de agua, pulgadas o cm de Hg, bar y como ha sido denominada en términos internacionales, en Pascales (Pa).

EJERCICIOS RESUELTOS

Ejercicio 1: calcular el volumen de 6,4 moles de un gas a 210ºC sometido a 3 atmósferas de presión. Solución: Estamos relacionando moles de gas, presión,

temperatura y volumen por lo que debemos emplear la ecuación P · V = n · R · T 

V = n · R · T / P = 6,4 · 0,0821 · (273 + 210) / 3 = 84,56 litros

Ejercicio 2: calcular el número de moles de un gas que tiene un volumen de 350 ml a 2,3 atmósferas de presión y 100ºC. 

Solución: Estamos relacionando moles de gas, presión,

temperatura y volumen por lo que debemos emplear la ecuación P · V = n · R · T 

n = P · V / R · T = 2,3 · 0,35 / 0,0821 · (273 + 100)  = 0,0263 moles

EJERCICIOS PROPUESTOS

1.- Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1,2 atm. si la temperatura no cambia?

2.- El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la presión permanece constante.

3.- Un gas ocupa un volumen de 2 l en condiciones normales. ¿Qué volumen ocupará esa misma masa de gas a 2 atm y 50ºC?