2: Gases

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Los gases comprenden un tipo muy importante de sistema que se puede modelar mediante termodinámica. Esto es cierto porque las muestras de gas pueden describirse mediante ecuaciones de estado muy simples, como la ley de gas ideal. En este capítulo se utilizarán descripciones tanto macroscópicas como microscópicas de gases para demostrar algunas de las herramientas importantes de la termodinámica.

2.1: Las leyes empíricas del gas
Una serie de relaciones importantes que describen la naturaleza de las muestras de gas se han derivado completamente empíricamente (significado basado únicamente en la observación y no en un intento de definir la razón teórica por la que estas relaciones pueden existir. Estas son las leyes empíricas del gas.
2.2: La Ley de Gas Ideal
La ley ideal del gas combina las leyes empíricas en una sola expresión. También predice la existencia de una constante de gas única y universal, que resulta ser una de las constantes fundamentales más importantes en la ciencia. Como se deriva aquí, se basa enteramente en datos empíricos. Representa “el comportamiento ideal limitante”. Como tal, las desviaciones del comportamiento sugerido por la ley de gas ideal pueden entenderse en términos de qué condiciones se requieren para que se siga (o aborde) el comportamiento ideal.
2.3: La teoría molecular cinética de los gases
Las leyes de gas se derivaron de observaciones empíricas. Conectarlos a propiedades fundamentales de las partículas de gas es objeto de gran interés. La Teoría Molecular Cinética es uno de esos enfoques. En su forma moderna, la Teoría Cinética Molecular de los gases se basa en cinco postulados básicos.
2.4: Energía cinética
También es importante reconocer que los términos de energía cinética más probables, promedio y RMS que pueden derivarse de la Teoría Molecular Cinética no dependen de la masa de las moléculas. Como tal, se puede concluir que la energía cinética promedio de las moléculas en una muestra termalizada de gas depende únicamente de la temperatura. Sin embargo, la velocidad promedio depende de la masa molecular. Entonces, para una temperatura dada, las moléculas ligeras viajarán más rápido en promedio que las moléculas más pesadas.
2.5: Ley de Derrame de Graham
Una consecuencia importante de la teoría molecular cinética es lo que predice en términos de efectos de efusión y difusión. El derrame se define como una pérdida de material a través de un límite
2.6: Colisiones con otras moléculas
Una preocupación importante en el diseño de muchos experimentos son las colisiones de moléculas de gas con otras moléculas en fase gaseosa. Por ejemplo, los experimentos de haz molecular a menudo dependen de la falta de colisiones moleculares en el haz que podrían degradar la naturaleza de las moléculas en el haz a través de reacciones químicas o simplemente ser golpeadas fuera del haz.
2.7: Gases reales
Si bien la ley de gas ideal es suficiente para la predicción de un gran número de propiedades y comportamientos para los gases, hay una serie de veces que las desviaciones de la idealidad son extremadamente importantes.
2.E: Gases (Ejercicios)
Ejercicios para el Capítulo 2 “Gases” en el Mapa de texto de Química Física de Fleming.
2.S: Gases (Resumen)
Resumen para el Capítulo 2 “Gases” en el Mapa de texto de Química Física de Fleming.