3 ejemplos de gases ideales: bajo qué circunstancias:

En este artículo se discutirán los "Ejemplos de gases ideales" y los hechos relacionados con los ejemplos de gases ideales. Los ejemplos de gases ideales se basan en la ley de los gases ideales. Pero en la vida práctica, el gas ideal no está presente en el universo.

Más de 3 ejemplos de gases ideales se enumeran a continuación,

• ejemplo 1
• ejemplo 2
• ejemplo 3

Ejemplo 1: -

Calcule la cantidad de densidad del gas nitrógeno a la presión de 256 Torr y una temperatura de 25 grados centígrados.

Solución: - Los datos dados son,

P = 256 Torr = 256 Torr x 1 atm/760 Torr = 0.3368 atm

V=?

T = (25 + 273) K = 298 K

norte =?

Ahora aplicamos la fórmula para gas ideal,

PV = nRT ………. ecuación (1)

Entonces, también podemos escribir la densidad es,

r = m/v ………. ecuación (2)

Dónde,

ρ = Densidad del gas ideal

m = Masa del gas ideal

v = Volumen del gas ideal

Ahora, m = M x n ………. ecuación (3)

Dónde,

m = masa

M = Masa molar

n = moles

De la ecuación (2) y la ecuación (3) obtenemos,

r = m/v …… (4)

Ordenando la ecuación (2) y la ecuación (3) obtenemos,

ρ = M xn/V ……ecuación(5)

ρ/M = n/V……ecuación(6)

Ahora aplicando la ecuación del gas ideal,

PV = nRT

n/V =ρ /M ……ecuación(7)

n/V = P/RT ……ecuación(8)

De la ecuación (6) y la ecuación (8) obtenemos,

ρ/M} = P/RT ……ecuación(9)

Aislar densidad,

ρ = PM/RT……ecuación(10)

ρ = (0.3368 atm)(2 x 14.01 gramos/mol)/(0.08206 L*atm*mol^-1*K^-1 )(298K)

ρ = 0.3859 gramo/mol

La cantidad de densidad del gas nitrógeno a la presión de 256 Torr y una temperatura de 25 grados centígrados es de 0.3859 gramos/mol.

Ejemplo 2: -

Un recipiente que se llena con el gas de neón. La cantidad de neón en el recipiente es de 5.00 litros y la temperatura es de 26 grados centígrados a 750 mm Hg. Ahora se añade un vapor de dióxido de carbono al recipiente. La cantidad de dióxido de carbono añadida al recipiente es de 0.627 gramos.

Ahora determine estos factores,

Presión parcial para Neón en atm.

Presión parcial de dióxido de carbono en atm.

Presión total presente en el recipiente.

Solución: - Los datos dados son,

P = 750 mm Hg -> 1.01 atm

V = 5.00 litros

T = (26 + 273) K = 299 K

n_ne =?

n_co2 =?

Para el dióxido de carbono, el número de moles es,

n_co2 = 0.627 gramos CO₂ = 1 mol/44 gramos = 0.01425 mol CO₂

Ahora, para Neon, el número de moles es,

n_Ne= 0.206 mol Ne

Antes de agregar el dióxido de carbono al recipiente, solo podemos obtener presión para el neón. Entonces el presión parcial para el neón es definitivamente la cantidad de presión que ya se discutió en cuestión.

Ahora para el dióxido de carbono,

Usando la ecuación de la ecuación de gas ideal podemos escribir,

Tanto para el dióxido de carbono como para la temperatura de neón, el volumen y la constante del gas siguen siendo los mismos.

¿Entonces

1.01 atm/0.206 mol Ne = P_CO2/0.01425 moles de CO₂

P_CO2 = 0.698 atm

presión total,

P_total = P_Ne + P_CO2

P_total= 1.01 atm + 0.698 atm

P_total = 1.708 atm

La presión parcial para Neon es 1.01 atm.

Presión parcial para dióxido de carbono 0.698 atm.

La presión total presente en el recipiente es de 1.708 atm.

Ejemplo 3: -

Determinar la cantidad de volumen.

En un recipiente de vidrio hay gas dióxido de carbono. La temperatura del gas de dióxido de carbono es de 29 grados centígrados, la presión es de 0.85 atm y la masa del gas de dióxido de carbono es de 29 gramos.

Solución: - Los datos dados son,

P = 0.85 atm

m = 29 gramos

T = (273 + 29) K = 302 K

La forma matemática del gas ideal es,

PV = nRT ……..ecuación (1)

Dónde,

P = Presión para el gas ideal

V = Volumen para el gas ideal

n = número molar para el gas ideal

R = Constante de gas universal para el gas ideal

T = Temperatura para el gas ideal

Si en una materia M se denota como masa molar y la masa de una materia se denota como m, entonces el número total de moles para esa materia en particular se puede expresar como s,

n = m/M ……..ecuación (2)

Combine el ……..eqn (1) y ……..eqn (2) obtenemos,

PV = mRT/M ……..ecuación (3)

Sabemos que el valor de la masa molar para el dióxido de carbono es,

M = 44.01 gramos/mol

De la ecuación (3) podemos escribir,

V = mRT/M = 29 gramos x 0.0820574 L*atm*mol^-1*K^-1 x 302/44.01 gramo/mol x 0.85 atm

V = 19.21 litros

En un recipiente de vidrio hay gas dióxido de carbono. La temperatura del gas de dióxido de carbono es de 29 grados centígrados, la presión es de 0.85 atm y la masa del gas de dióxido de carbono es de 29 gramos. Entonces la cantidad de volumen es 19.21 litros.

Gas real vs gas ideal:

Los gases ideales siguen la ley de los gases en una condición constante particular, pero los gases reales no siguen la ley de los gases en una condición constante particular. En la vida práctica no existe el gas ideal, pero sí el gas real.

Los puntos principales se derivan de la diferencia entre el gas real y el gas ideal,

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Preguntas frecuentes:-

Pregunta: - Derive las limitaciones del gas ideal.

Solución: - Las limitaciones del gas ideal se enumeran a continuación,

• El gas ideal no podría funcionar en alta densidad, baja temperatura y alta presión.
• Gas ideal no aplicable para gases pesados
• Gas ideal no aplicable fuerzas intermoleculares fuertes.

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Pregunta: - Escriba las suposiciones sobre el gas ideal.

Solución: - En realidad, en nuestro entorno, el gas ideal no está presente. La ley de los gases ideales es una ecuación simple por la cual podemos entender la relación entre las presiones, el volumen y la temperatura de los gases.

Las suposiciones sobre el gas ideal se enumeran a continuación,

• Las partículas de gas del gas ideal tienen un volumen despreciable.
• El tamaño de las partículas de gas del gas ideal es igual y no tienen fuerza intermolecular.
• Las partículas de gas del gas ideal tienen sigue la ley de movimiento de Newton.
• No hay pérdida de energía.
• Las partículas de gas del gas ideal tienen colisión elástica.

Pregunta: - Derive la ecuación de forma diferente para el gas ideal.

Solución: - Fórmula de gas ideal en realidad combinación de la ley de Boyle, la ley de Avogadro, la ley de Charle y la ley de Gay Lussac.

La ecuación de forma diferente para el gas ideal se resume brevemente a continuación,

Forma común de gas ideal:

PV = nRT = nk_bN_AT = Nk_BT

Dónde,

P = Presión para el gas ideal medida en Pascal

V = Volumen del gas ideal medido en metros cúbicos

 n = El total de gas ideal que se mide en moles medido en mol

R = Constante de gas para el gas ideal cuyo valor es 8.314 J/K.mol = 0.0820574 L*atm*mol^-1*K^-1

T = Temperatura para el gas ideal medido en Kelvin

N = El número total de moléculas de gas ideal

k_b = Constante de Boltzmann para el gas ideal

N_A = Constante de avogadro

Forma molar de gas ideal:

Pv = Respecífica T

P = Presión para el gas ideal

v = volumen específico para el gas ideal

Rspecific = constante de gas específica para el gas ideal

T = Temperatura para el gas ideal

Forma estadística de gas ideal:

PAG = k_b/μm_μρT

Dónde,

P = Presión para el gas ideal

k_b = Constante de Boltzmann para el gas ideal

μ= Masa parcial promedio para el gas ideal

m_μ = Constante de masa atómica para el gas ideal

ρ = Densidad del gas ideal

T = Temperatura para el gas ideal

Ley de los gases combinados: -

VP/T = k

P = presión

V = Volumen

T = Temperatura

k = constante

Cuando la misma materia está presente en dos condiciones diferentes ese tiempo podemos escribir,

P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

Pregunta: -Derive la ley de Boyle.

Solución: - La ley de Boyle es una ley de los gases. De la ley de los gases de Boyle se deriva que la presión ejercida por una sustancia gaseosa (de una masa dada, mantenida a temperatura constante) es inversamente proporcional al volumen que ocupa.

En otras palabras, la presión y el volumen de un gas son indirectamente proporcionales entre sí a la temperatura y la cantidad de gas se mantiene constante. 

La ley de los gases de Boyle se puede expresar matemáticamente de la siguiente manera:

P₁V₁ = P₂V₂

Dónde,

P₁ = La presión inicial ejercida por la sustancia gaseosa

V₁ = El volumen inicial ocupado por la sustancia gaseosa

P₂ = La presión final ejercida por la sustancia gaseosa

V₂ = El volumen final ocupado por la sustancia gaseosa

Esta expresión se puede obtener a partir de la relación presión-volumen sugerida por la ley de Boyle. Para una cantidad fija de gas mantenida a temperatura constante, PV = k. Por lo tanto,

P₁V₁= k (presión inicial x volumen inicial)

P₂V₂ = k (presión final x volumen final)

∴P₁V₁ = P₂V₂

De acuerdo con la ley de Boyle, cualquier cambio en el volumen ocupado por un gas (en cantidad y temperatura constantes) resultará en un cambio en la presión que ejerce.