GASES REALES

GASES REALESGASES IDEALES: Son los que tienen las siguientespropiedades:a) b)

Sus molculas tienen volumen despreciable. No existe interaccin entre las molculas, ni de atraccin ni de repulsin, es obvio que tales gases no existen.

GASES IDEALESSu ecuacin es

PV = nRTEsta ecuacin es til para gases a temperaturas elevadas o a presiones moderadamente bajas (menor o igual a 10 atm.)

DESVIACIN RESPECTO AL COMPORTAMIENTO IDEAL Cuando se comprime un gas, las molculas se acercan unas a otras y el gas se desva del comportamiento ideal de manera apreciable. Se puede medir la desviacin trazando el factor de compresibilidad (Z) de un gas contra la presin.

GRFICA DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD (Z) CONTRA PRESIN (P)

Z

Z = PV RTEn el caso de un gas ideal Z es igual a 1, para cualquier valor de P a una temperatura (T) dada. Como en la figura anterior los factores de compresibilidad de los gases reales exhiben una dependencia claramente divergente de la presin.

Todos los gases reales se comportan de manera ideal a bajas presiones. Si aumenta la presin algunos gases tienen una Z menor que 1, hacindolos ms fciles de comprimir que un gas ideal, si la presin sigue aumentando todos los gases tienen una Z mayor que 1.

Modificacin de la ecuacin de los gases reales.La ecuacin de los gases ideales se ha tratado de modificar para hacerla aplicable a los gases reales. De las numerosas ecuaciones propuestas tenemos la de VAN DER WAALS: Trata de considerar el volumen finito de las molculas individuales en un gas no ideal y las fuerzas de atraccin entre ellas.

Constante b.Para ello recordaremos lo referente a la teora cintica molecular, en la hiptesis que nos dice: las partculas de gas ocupan una fraccin despreciable del volumen del gas. y Esto ya no es valido a una presin elevada.y

y

En consecuencia Van der Waals introdujo una constante b, la cual se sustituye en la formula de la siguiente manera:

yP(V-

nb)= nRT.

Constante a.Van der Waals, se baso otra hiptesis que dice: no hay fuerza de atraccin entre las partculas. Esto es falso debido a que se requiere una fuerza de atraccin para la condensacin de los gases. y Esta hiptesis queda anulada a temperaturas muy bajasy

y

Para corregir este valor, Waals introdujo una contante a que tiene la foma siguiente:

an2/ V2.Esta se suma a la presin.

ECUACIN DE VAN DER WAALS

As sustituyendo en la ecuacin de los gases ideales tenemos la ecuacin siguiente.

IMPLICACIONES DE LA ECUACIN DE VAN DER WAALSLa ecuacin de Van Der Waals tiene dos factores:

1.- El efecto del tamao molecular: 1.el efecto del tamao por si mismo aumenta la presin por encima del valor ideal.

El espacio vacio entre las molculas es el volumen libre que obedece a la ley de los gases ideales.

2.2.- El efecto de las fuerzas intermolecularesEl efecto de las fuerzas atractivas reduce por si mismo la presin por debajo del valor ideal.

Los gases reales se acercan a la idealidad cuando la presin es baja y la temperatura es alta.

La ecuacin de Van Der Waals que comprende ambos efectos , tamao y fuerzas intermoleculares, puede interpretar pendientes negativas o positivas de la curva Z contra presin.

Grfica del factor de compresibilidad (Z) contra presin (P)

Z

A 0CEl efecto de la fuerza de atraccin domina los comportamientos del Metano y el Dioxido de Carbono

El efecto del tamao molecular domina el comportamiento del hidrgeno.

Curvas Z contra presin (p) para un solo gas a diferentes temperaturas (metano)

ISOTERMA DE UN GAS REALComportamiento que tendr un gas real cuando es sometido a cambios de presin a temperatura constante, la lnea verde representa el estado gaseoso, el cual se mantendr hasta la presin de condensacin, el gas se transforma en lquido permaneciendo la presin constante.

ISOTERMAS DE UN GAS REAL A DIFERENTES TEMPERATURASSi las relaciones presin-volumen para un gas real se miden a varias temperaturas, se obtiene un conjunto de isotermas diferentes. Si se aumenta la temperatura la isoterma obtenida se recorrer hacia arriba provocando que la zona lquido - gas sea ms pequea, por el contrario, la disminucin de la temperatura generar un incremento de la zona mencionada.

CONTINUIDAD DE ESTADOSEl comportamiento descrito anteriormente delimita un rea en forma de campana denominada zona de mezcla. que se va estrechando conforme se aumenta la temperatura hasta convertirse en un punto al cual se le llama Punto Crtico y al cual le correspondern un volumen, temperatura y presin crticas (Vc, Tc y Pc). Por arriba de este punto se tiene un estado de agregacin en el cual no hay distincin entre lquido y gas, por lo cual se le conoce como continuidad de estados.

ISOTERMA DE LA ECUACION DE VAN DER WAALS Presentan modificaciones en la zona de mezclas, como se puede observar entre los puntos "A" y "B" se predice la continuacin de la fase lquida, mientras que entre los puntos "C" y "D" se da una prolongacin del estado gaseoso.

Tanto el lquido como el gas antes mencionados corresponden a equilibrios metaestables, es decir sistemas en equilibrio con un alto contenido energtico lo cual les produce inestabilidad, por lo cual cualquier perturbacin provocar la liberacin de la energa en exceso y el paso al estado estable correspondiente (lnea roja).

ESTADO CRITICOLas races se encuentran en los limites de el cambio de estado o dentro de la regin de dos faces. Esta fase se estrecha y finalmente se cierra en el vrtice, donde hay presin mxima y mxima temperatura por lo cual puede existir liquido y vapor. Esta condicin de temperatura y presin es el punto critico y el volumen correspondiente es el volumen critico.

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