7/24/2019 Mono d Fisica Gas Ideal
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR de SAN MARCOS
UNIVERSIDAD del PERU, DECANA DE AMERICA
Universidad Pblica, Emblemica, Acrediada
Inernaci!nalmene
ESCUELA DE PRE"RADO
IN"ENIERIA ME#ALUR"IA
"AS IDEAL
CURSO$ %&sica
PRO%ESOR$ Aceved! %'li(
ALUMNO$ %l!res Vene)as L*is Mi)*el
Cicl!$ +er Cicl!
Lima, *li! -./0
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1. INTRODUCCION
Hay tres estados de la materia el solido, lquido y gaseoso cada una de estas
posee propiedades sicas dierentes dependiendo de su estado, pero que pueden
darse en una misma materia siendo !aria"le la presi#n y la temperatura$ en este
caso %a"laremos de concepto de gas y que es un gas ideal.
&l gas es uno de los tres estados de la materia que no posee orma ni !olumen
deinido, sus uer'as de repulsi#n son muc%o mayores que las uer'as de
co%esi#n ya que las uer'as de atracci#n entre sus mol(culas son tan peque)as
que cada una se mue!e en orma li"re e independiente de las otras, tienen alta
entropa eso signiica que son ca#ticos sin direcci#n de mo!imiento *desorden+ sus
propiedades generales son epansi#n, diusi#n eusi#n, atm#lisis y compresi#n
-as leyes que indican este comportamiento %an desempe)ado una importanteunci#n en el desarrollo de la teora at#mica de la materia y la teora cin(tica
molecular de los gases.
&l gas ideal es aquel que se restringe a ciertas caractersticas sometidas a un
proceso restringido, no tiene uer'as de atracci#n ni repulsi#n, otra es que sus
c%oques son elsticos que signiica que no %ay p(rdida de energa.
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/. CU&R0O T&ORICO
/.1CONC&0TO
Un gas ideal es un gas %ipot(tico cuyo comportamiento de presi#n,
!olumen y temperatura se puede descri"ir completamente con laecuaci#n del gas ideal. -as mol(culas de un gas ideal no se atraen o se
repelen entre s, y su !olumen es insigniicante en comparaci#n con el
!olumen del recipiente que lo contiene. 2unque en la naturale'a no
eiste un gas ideal, las discrepancias en el comportamiento de los gases
reales en mrgenes ra'ona"les de temperatura y presi#n no alteran
sustancialmente los clculos. 0or tanto podemos usar con seguridad la
ecuaci#n del gas ideal para resol!er muc%os pro"lemas de gases.
/./R&-2CION&3 02R2 423&3 ID&2-&3
/./.1 -ey de 5oyle67ariottte
5oyle67ariottte anali'o la relaci#n que eiste entre la presi#n y el
!olumen de un gas a una temperatura constante, donde encontr#
una relaci#n in!ersamente proporcional de la presi#n y el
!olumen usando dos tipos de man#metros y mercurio que
lle!aron a dic%a relaci#n 0.89cte
/././ -ey de C%arles y de 4ay6-ussac
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-os primeros en la in!estigaci#n de la relaci#n de temperatura6
!olumen ueron los ranceses mencionados$ sus estudios
demostraron que a una presi#n constante, el !olumen de una
muestra de gas se epande cuando se calienta y se contrae al
enriarse.
/./.: -ey de C%arles
7uestra para una cantidad de gas a !olumen constante, la
presi#n del gas es proporcional a la temperatura 0;T9cte
/./.< -ey de 2!ogadro
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&l tra"a=o del cientico italiano 2medeo 2!ogadro complemento
los estudios de 5oyle, C%arles y 4ay6-ussac. &n 1>>1 pu"lico
una %ip#tesis en donde esta"leci# que a la misma temperatura y
presi#n, !ol?menes igual de deerentes gases contienen el mismo
n?mero de mol(culas * o tomos si el gas es monoat#mico+. De
a% que el !olumen de cualquier gas de"e ser proporcional al
n?mero de moles de mol(culas presentes, es decir 89@n, donde
n representa el numero de moles y A la constante de
proporcionalidad
/.:&CU2CION D& &3T2DO D&- 423 ID&2-
3e com"ina las tres epresiones mencionadas
-ey de 5oyle
-ey de C%arles
-ey de 2!ogadro
Com"inamos las tres epresiones a una sola ecuaci#n maestra para elcomportamiento de los gases,089nRTDonde R, la constante de proporcionalidad, se denomina constante de
los gases. &cuaci#n conocida como gas ideal. &plica la relaci#n entre
las cuatro !aria"les 0, 8, T y n.
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/.
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6 0roceso a 89cte toda la energa se emplea en
aumentar T9 G!9C!T9U
6 0roceso a 09cte el cuerpo se dilata y parte de la
energa se in!ierte en tra"a=o so"re el entorno.J Gp9CpT9U K ll
0ara s#lidos y lquidos dilataci#n es desprecia"le Cp9C!
&n gases CpLC!
Deinimos el calor especiico molar de un gas ideal con las
ecuaciones
G9nC!MT donde C! es el calor especiico molar a
!olumen constante
G9nCp MT donde Cp es el calor especiico molar a presion
constante.
4as ideal proceso a !9cte
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/.-& D& 72&R
Pulius !on mayer medico y sico alemn in!estigo una ecuaci#n dada
para gases ideales, que relaciona su capacidad calorica a presi#nconstante con su capacidad calorica a !olumen constante.
&sta ecuaci#n es aplica"le a cualquier sistema %omog(neo de
composici#n constante. 0uede simplicaicar cuando se conoce conoce
la ecuaci#n de estado de sistema #sea la relaci#n matemtica entre 0,8
y T. el caso ms sencillo es el de los gases ideales.
/.QNOCION&3 D& T&R7ODIN27IC2 &3T2DI3TIC2
8aloraci#n de Cp y C! para gases monoat#micos y diatomicos
Un gas esta compuesto por mol(culas. -a energa del gas, U, 9
energas de sus mol(culas.&n un gas ideal, se suponen las mol(culas suicientemente separadas
unas de otras. No eiste energa potencial so"re ellas. U es puramente
la &A del mo!imiento.
&n un gas 7onoat#mico
&l modelo de partculas *mol(culas+ son eseras, que pueden
mo!erse li"remente en las tres direcciones del espacio.4rados de li"ertad :
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3e estima que la energa que tiene cada mol(cula por cada grado
de li"ertad esS@T la @ es constante de 5olt'mann
-a energa de cada esera es : grados de li"ertad
& mol(cula 9 :;/@T : 4rados de li"ertad
&nerga de un gas con N mol(culas
U9N&molecula9:;/N@TNA9 nR moles y constante de gas ideal
&n unci#n de nF de moles U9:;/nRT gas ideal monoat#mico
&n un gas Diatomico
&l modelo de mol(culas son dos eseras acopladas
6 0ueden mo!erse en las : direcciones del espacio.4rados de li"ertad :
6 0ueden rotar en torno a los e=es , y *rotaci#n '
desprecia"le+4rados de li"ertad /
Total grados de li"ertad
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6 4rados de li"ertad totales 6 &nergia de cada molecula &molecula9;/@T
grados de li"ertad6 &nergia del gas con N mol(culas
U9;/N@T9;/nRT
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/.>C2-OR&3 &30&CIEICO3
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/.&CU2CION D& 0OI33ON
Esico y matemtico ranc(s que estudio el proceso adia"tico, que es
en el cual el sistema termodinmico que es el tra"a=o de un luido noIntercam"ia calor con su entorno, este proceso tam"i(n es re!ersi"le y
tiene nom"re de proceso isoentropico.
&l t(rmino adia"tico %ace reerencia a elementos que impiden la
transerencia de calor con el entorno.
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&l proceso isot(rmico se le llama al cam"io de temperatura re!ersi"le en
un sistema termodinmico, siendo dic%o cam"io de temperatura
constante en todo el sistema. -a compresi#n o epansi#n de un gas
ideal en contacto permanente con un termostato es un e=emplo de
proceso isot(rmico.
/.1 0O3ICION R&-2TI82 D& I3OT&R723 2DI252TIC23
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:. CONC-U3ION&3&n conclusi#n !i!imos en el ondo de un oc(ano de aire cuya composici#n
porcentual en !olumen es aproimadamente Q> constituido por !arios
gases !itales, y a tra!(s de la gran cantidad de esta se !ol!i# un tema muy
importante por los eectos per=udicial de la contaminaci#n am"iental.
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