Propiedades térmicas de la materiaPropiedades térmicas de la materia

Capítulo 19Física Sexta edición Paul E. Tippens

Capítulo 19Física Sexta edición Paul E. Tippens

Gases ideales y ley de BoyleGases ideales y ley de Boyle Ley de Gay-LussacLey de Gay-Lussac Ley general de los gases Ley general de los gases Masa molecular y molMasa molecular y mol La ley del gas idealLa ley del gas ideal Licuefacción de un gasLicuefacción de un gas VaporizaciónVaporización Presión de vaporPresión de vapor Punto triplePunto triple HumedadHumedad

Gases ideales y ley de BoyleGases ideales y ley de BoyleLey de Boyle:Ley de Boyle:Siempre que la masa y la Siempre que la masa y la temperatura de una muestra temperatura de una muestra de gas se mantengan de gas se mantengan constantes, el volumen de constantes, el volumen de dicho gas es inversamente dicho gas es inversamente proporcional a su presión proporcional a su presión absoluta.absoluta.

P V P V1 1 2 2=P V P V1 1 2 2= La temperatura y la masa son constantes

La temperatura y la masa son constantes

Cuando un gas se comprime Cuando un gas se comprime a temperatura constante, el a temperatura constante, el producto de producto de susu presión por su presión por su volumen siempre es constantevolumen siempre es constante. .

Ley de Charles:Ley de Charles:Mientras que la masa y la presión de Mientras que la masa y la presión de un gas se mantengan constantes, el un gas se mantengan constantes, el volumen de dicho gas es directamente volumen de dicho gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.proporcional a su temperatura absoluta.

V

T

V

T1

1

2

2

=V

T

V

T1

1

2

2

=

La masa y la presión son constantes

La masa y la presión son constantes

Ley de Gay-LussacLey de Gay-Lussac

Ley de Gay-Lussac:Ley de Gay-Lussac:Si el volumen de una muestra de Si el volumen de una muestra de gas permanece constante, la presión gas permanece constante, la presión de dicho gas es directamente de dicho gas es directamente proporcional a su temperatura proporcional a su temperatura absoluta. absoluta.

P

T

P

T1

1

2

2

=P

T

P

T1

1

2

2

=

Con la masa constante

Con la masa constante

Ley general de los gasesLey general de los gases

P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

=P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

= La masa permanece constante

La masa permanece constante

P V

m T

P V

m T1 1

1 1

2 2

2 2

=P V

m T

P V

m T1 1

1 1

2 2

2 2

=P1, V1, T1, m1 = presión, volumen, temperatura y masa en el estado inicial.

P2, V2, T2, m2 = presión, volumen, temperatura y masa en el estado final.

P1, V1, T1, m1 = presión, volumen, temperatura y masa en el estado inicial.

P2, V2, T2, m2 = presión, volumen, temperatura y masa en el estado final.

Masa molecular y molMasa molecular y mol

La La masa atómicamasa atómica de un elemento es la masa de un átomo de un elemento es la masa de un átomo de dicho elemento comparada con la masa de un átomo de de dicho elemento comparada con la masa de un átomo de carbono tomado como 12 unidades de masa atómica.carbono tomado como 12 unidades de masa atómica.

La La masa molecularmasa molecular M es la suma de las masas atómicas M es la suma de las masas atómicas de todos los átomos que componen la molécula.de todos los átomos que componen la molécula.

UnaUna mol mol es la masa en gramos es la masa en gramos numéricamente igual a la masa numéricamente igual a la masa molecular de una sustancia.molecular de una sustancia.

nm

M=n

m

M=

N = número de moles

m = masa del gas

M = masa molecular del gas

N = número de moles

m = masa del gas

M = masa molecular del gas

La ley del gas ideal La ley del gas ideal

PV nRT=PV nRT=

Ley del gas ideal:Ley del gas ideal:P = presión

V = volumen

n = número de moles

R = constante universal de los gases (8.314 J/mol·K)

T = temperatura absoluta

P = presión

V = volumen

n = número de moles

R = constante universal de los gases (8.314 J/mol·K)

T = temperatura absoluta

Liquefacción de un gasLiquefacción de un gas

La La temperatura críticatemperatura crítica de un gas es la de un gas es la temperatura por arriba de la cual el gas no se temperatura por arriba de la cual el gas no se licuará, independientemente de la presión que licuará, independientemente de la presión que se aplique.se aplique.

VaporizaciónVaporización

Una molécula cerca Una molécula cerca de la superficie de un de la superficie de un líquido experimenta líquido experimenta una fuerza hacia una fuerza hacia abajo. Únicamente las abajo. Únicamente las moléculas con más moléculas con más energía energía son capaces de son capaces de superar esta fuerza y superar esta fuerza y abandonar el líquidoabandonar el líquido como como vaporvapor..

Presión de vaporPresión de vapor

Agua

Vapor de agua

P

T

Curva de vaporización para agua

Punto crítico

Gas

La La presión de vapor presión de vapor saturadosaturado de una sustancia es de una sustancia es la presión adicional ejercida la presión adicional ejercida por las moléculas de vapor por las moléculas de vapor sobre la sustancia y sus sobre la sustancia y sus alrededores en condiciones alrededores en condiciones de saturación.de saturación.

La La ebulliciónebullición se define como la vaporización dentro se define como la vaporización dentro de un líquido cuando su presión de vapor es igual de un líquido cuando su presión de vapor es igual a la presión en el líquido.a la presión en el líquido.

Punto triplePunto triple

REGIÓN DE LÍQUIDO

REGIÓN DE SÓLIDO

REGIÓN DE VAPOR

Curva de fusión

Curva de sublimación

Curva de vaporización

Punto crítico

Diagrama de fases del punto triple

Una Una curva de sublimacióncurva de sublimación muestra las temperaturas y muestra las temperaturas y presiones en las que un presiones en las que un sólido sólido puede coexistir con su vaporpuede coexistir con su vapor..

HumedadHumedad

La La humedad absolutahumedad absoluta se define como la masa de agua se define como la masa de agua por unidad de volumen de aire.por unidad de volumen de aire.

La La humedad relativahumedad relativa es la razón de la es la razón de la presión real de vapor del aire con respecto presión real de vapor del aire con respecto a la presión de vapor saturado a esa a la presión de vapor saturado a esa temperatura.temperatura.

relative humidityactual vapor pressure

saturated vapor pressure=relative humidity

actual vapor pressure

saturated vapor pressure=

Conceptos clave Conceptos clave

• Gas ideal Gas ideal • Ley de BoyleLey de Boyle• Ley de CharlesLey de Charles• Masa atómicaMasa atómica• molmol• EvaporaciónEvaporación• EbulliciónEbullición• SublimaciónSublimación• SaturaciónSaturación

• Masa molecular Masa molecular • Número de AvogadroNúmero de Avogadro• Ley de los gases ideales Ley de los gases ideales • Temperatura crítica Temperatura crítica • Presión de vaporPresión de vapor• Punto triplePunto triple• Humedad absoluta Humedad absoluta • Humedad relativaHumedad relativa• Punto de rocíoPunto de rocío

Resumen de ecuaciones Resumen de ecuaciones

P V P V1 1 2 2=P V P V1 1 2 2=

V

T

V

T1

1

2

2

=V

T

V

T1

1

2

2

=

P

T

P

T1

1

2

2

=P

T

P

T1

1

2

2

=

P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

=P V

T

P V

T1 1

1

2 2

2

=

P V

m T

P V

m T1 1

1 1

2 2

2 2

=P V

m T

P V

m T1 1

1 1

2 2

2 2

=

nm

M=n

m

M=

PV nRT=PV nRT=