Antes de buscar el significado de la frase "ley de los gases", es necesario averiguar qué es un gas. Los gases son sustancias cuyas partículas se mueven aleatoriamente en el espacio. Estas sustancias se caracterizan por interacciones intermoleculares, interatómicas e interiónicas muy débiles. El estado gaseoso también se denomina gas, es decir, uno de los cuatro estados agregados de la materia, además de líquido, sólido y plasma. Los gases tienen sus propias leyes. ¿Qué es la ley de los gases?
Definición
Desde un punto de vista físico, las leyes de los gases son leyes que explican los isoprocesos que ocurren en un gas ideal. Un hecho interesante es que en química también existen ciertos patrones para describir tales sustancias que resuenan con las leyes de la física. Sin embargo, estas leyes se aplican a los gases reales. Ahora vale la pena entender qué son un gas ideal y un isoproceso. Empecemos.
Gas ideal
Un gas ideal es un modelo matemático de un gas real, que asume que no hay interacción entre las partículas del gas. De esta suposiciónse deduce que las partículas están en contacto solo con el recipiente en el que se encuentra la sustancia, y también que la masa de las partículas de esta sustancia es tan pequeña que puede excluirse por completo de la consideración.
Isoprocesos
Para responder a la pregunta de qué es un isoproceso, debe recurrir a la termodinámica (una de las ramas de la física). Para describir el estado de un gas (gas ideal), los parámetros principales son la presión, la temperatura y el volumen.
Entonces, los isoprocesos son procesos que ocurren en los gases, siempre que uno de estos tres parámetros permanezca sin cambios en el tiempo. En los procesos isotérmicos no cambia la temperatura, en los procesos isobáricos no cambia la presión y en los procesos isocóricos no cambia el volumen.
Ecuación de Mendeleiev-Clapeyron
Antes de discutir las leyes de los gases, es necesario saber qué es la ecuación de Mendeleev-Clapeyron y cómo esta ecuación se relaciona con los gases y sus leyes. Para describir la dependencia entre sí de todos los mismos indicadores: también se agregan la presión, el volumen, la temperatura, la constante universal de los gases y el volumen (molar).
La ecuación tiene la siguiente forma: pV=RT.
R - constante universal de los gases, puede calcularla usted mismo o puede usar el valor ya conocido - 8, 3144598(48)J⁄(mol ∙K).
Así, el volumen molar es la relación entre el volumen y la cantidad de sustancia (en moles), y la cantidad de sustancia, a su vez, es la relación entre la masa y la masa molar.
La ecuación se puede escribir de la siguiente maneracamino: pV=(m / M)RT.
Qué leyes de los gases existen en la física
Como se mencionó anteriormente, los isoprocesos se consideran en física. Hay fórmulas para la dependencia de tres cantidades básicas (volumen, presión, temperatura) entre sí. Leyes de los gases en física:
- Ley de Boyle-Mariotte, aplicada en el caso de un proceso isotérmico: el producto de la presión por el volumen del gas permanece in alterado en el tiempo. Basado en la ecuación de Mendeleev-Clapeyron - pV=(m / M)RT=const, esta ley establece que el resultado de multiplicar la presión y el volumen será constante, siempre que la temperatura del gas y su masa permanezcan sin cambios.
- Ley de Gay-Lussac, que se aplica a los procesos isobáricos. En este caso, la relación de volumen y temperatura permanece sin cambios: V / T=const. La ley de Gay-Lussac se puede formular de la siguiente manera: si la presión y la masa de un gas permanecen sin cambios a lo largo del tiempo, entonces el cociente del volumen dividido por la temperatura es un valor constante.
- Ley de Charles - para procesos isocóricos. La relación de presión y temperatura no cambia: p / T=const. En este caso, la relación entre la presión y la temperatura del gas es constante, mientras que la presión y la masa permanecen sin cambios.
Leyes de los gases: Química
Entre estas leyes:
- Ley de Avogadro. Se formula de la siguiente manera: volúmenes iguales de diferentes gases contienen el mismo número de moléculas, en igualdad de condiciones (presión y temperatura). De esta ley se sigue -en condiciones normales (las condiciones normales son una presión de 101,235 kPa y una temperatura de 273 K), el volumen de absolutamente cualquier gas ocupado por 1 mol es de 22,4 litros.
- Ley de D alton: los volúmenes que ocupan los gases que reaccionan entre sí y los productos obtenidos durante la reacción, al dividir el primero por el segundo, dan como resultado números pequeños, pero exactamente enteros, que se denominan coeficientes.
- Ley de las presiones parciales: para determinar la presión de una mezcla de gases, es necesario sumar las presiones creadas por los gases de la mezcla.
Variedad de leyes que se aplican a los gases
Quizás mucha gente piensa que los gases son el más simple de los estados agregados: ambas partículas se mueven al azar, y la distancia entre ellas es máxima (especialmente en comparación con los sólidos), y la masa de estas mismas partículas es pequeña. Sin embargo, las leyes que se aplican para describir los estados de tales sustancias son muy diversas. De lo que se ha dicho anteriormente se deduce que no solo la física se ocupa del estudio de la cuestión de las leyes de los gases. Además, tanto en física como en química no hay uno o dos de ellos. De esto se puede llegar a la conclusión de que lo que parece simple no siempre lo es en la realidad.
