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HILO CONDUCTOR
¿Por qué el metano del gas natural se puede comprimir y el agua no?
TÓPICO GENERATIVO
El príncipe Gaseoso
- T.C.M
- Leyes de los gases
- Estequiometria de gases
META ESPECÍFICA
El estudiante comprende las diferentes leyes de los gases ideales y las aplica a la resolución de problemas.
DESEMPEÑOS
- El estudiante comprende la teoría cinética molecular de los gases a partir de software interactivos
- El estudiante resuelve ejercicios de gases ideales a partir de las leyes de los gases ideales.
- El estudiante resuelve problemas estequiometricos en reacciones que poseen sustancias gaseosas
FASE DE EXPLORACIÓN
A partir de la lectura realizar un Mapa mental
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR
Las leyes de los gases desarrolladas por Boyle, Charles y Gay-Lussac, que establecieron las principales relaciones entre la presión, el volumen y la temperatura de un gas, están basadas en observaciones empíricas y describen el comportamiento de los gases en términos macroscópicos.
Sin embargo, existe otra opción para aproximarse al comportamiento de los gases: a través de la teoría atómica que postula, básicamente, que todas las sustancias están compuestas por un gran número de pequeñas partículas (moléculas o átomos).
En principio, las propiedades observables de cualquier gas (presión, volumen y temperatura) están directamente ligadas a las moléculas que lo componen.
La teoría cinética molecular consta de cinco postulados que describen el comportamiento de las moléculas en un gas. Estos postulados se basan en algunas nociones físicas y químicas muy simples y básicas, aunque también involucran algunas suposiciones con el fin de simplificar los postulados.
ESTOS SON LOS PRINCIPALES POSTULADOS DE LA TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR:
- Un gas consiste en un conjunto de pequeñas partículas que se trasladan con movimiento rectilíneo y obedecen las leyes de Newton.
- Las moléculas de un gas no ocupan volumen.
- Los choques entre las moléculas son perfectamente elásticos (esto quiere decir que no se gana ni se pierda energía durante el choque).
- No existen fuerzas de atracción ni de repulsión entre las moléculas.
¿QUÉ SIGNIFICAN ESTOS POSTULADOS?
Según el modelo cinético molecular que se toma como válido hoy en día, como decíamos, todo material que vemos está formado por partículas muy pequeñas llamadas moléculas. Estas moléculas están en movimiento continuo y se encuentran unidas por la fuerza de cohesión que existe entre moléculas de una misma materia. Entre una y otra hay un espacio vacío, ya que están en continuo movimiento.
Cuando las moléculas están muy juntas y se mueven en una posición fija, las fuerzas de cohesión son muy grandes. Es el estado sólido de la materia. En cambio cuando están algo más separadas y la fuerza de cohesión es menor, lo que les permite cambiar de posición libremente de forma independiente, estamos en presencia de un líquido.
En el estado gaseoso, las moléculas están totalmente separadas unas de otras y se mueven libremente. Aquí no existe fuerza de cohesión.
La energía de la materia, su fuerza de cohesión y el movimiento de las moléculas dependen de la temperatura. Es por eso que podemos lograr pasar una materia del estado líquido al gaseoso y del sólido al líquido, si aplicamos la cantidad de energía necesaria en forma de temperatura.
Esta teoría también describe el comportamiento y las propiedades de los gases. Todos los gases están formados por moléculas que se encuentran en movimiento continuo. Es un movimiento rápido, rectilíneo y aleatorio. Las moléculas de los gases están muy separadas entre sí y no ejercen fuerzas sobre otras moléculas, a excepción de cuando se produce una colisión.
Las propiedades de los gases se describen en términos de presión, volumen, temperatura y número de moléculas. Estos son los parámetros que se usan para definir a los gases.
ACTIVIDAD EXPLORATORIA
LEA ATENTAMETE EL SIGUIENTE TEXTO Y RESPONDA LAS PREGUNTAS.
Como es sabido, las propiedades de los gases cambian de forma brusca cuando cambian las condiciones externas, concretamente la presión y la temperatura. Este hecho tiene interesantes consecuencias en la vida cotidiana. Así por ejemplo, cuando un buzo profesional se sumerge a una profundidad superior a veinte metros es conveniente que use una botella respiratoria que contenga una mezcla de helio y oxígeno en lugar de aire enriquecido con oxígeno. Esta precaución debe ser tenida muy en cuenta, porque cuando el buzo respira a esas profundidades, la elevada presión externa debida al agua provoca que en su sangre se disuelva una cantidad de nitrógeno (el gas más abundante en el aire) muy superior a la que se disolvería si se encontrara fuera del agua. Este hecho puede afectar a la transmisión de impulsos nerviosos o incluso provocar la muerte del buzo si la ascensión a la superficie la lleva a cabo rápidamente, porque este cambio brusco de la presión externa da lugar a que gran parte del nitrógeno disuelto en su sangre se desprenda formando burbujas que limitan el flujo de la misma. Otra situación de interés relacionada con los gases se produce cuando se cambia bruscamente de altura. Por ejemplo, si un montañero realiza una ascensión de varios miles de metros sin el debido tiempo de aclimatación padecerá el denominado “mal de altura”, caracterizado por la aparición de fuertes dolores de cabeza, cansancio excesivo e incluso, en los casos más extremos, edema pulmonar y cerebral. Estos síntomas se deben a la deficiencia en la cantidad de oxígeno que llega al organismo como consecuencia de la menor proporción de este gas en el aire a medida que disminuye la presión atmosférica, o lo que es lo mismo, a medida que aumenta la altura. Este comportamiento se recoge en una ecuación muy famosa, obtenida por Boltzmann, denominada “ley de distribución barométrica de los gases”. Esta deficiencia de oxígeno produce un consumo excesivo de oxihemoglobina y causa la denominada “hipoxia”. El organismo puede compensar esta carencia produciendo más moléculas de hemoglobina, pero este proceso es lento y requiere hasta varios meses para que el organismo se adapte por completo a funcionar correctamente con poca cantidad de oxígeno. Está totalmente comprobado que las personas que viven a grandes alturas sobre el nivel del mar poseen altos niveles de hemoglobina en sangre.
Tomado de: https://es.scribd.com/doc/70070641/Unidad-2-Buceo-y-Las-Leyes-de-Los-Gases-Lectura
De acuerdo al texto anterior responda
1. ¿Qué tipo de variables podemos encontrar en el texto?
2. ¿Cuáles son los gases que se mencionan en la lectura?
3. ¿Cómo explica el comportamiento de las moléculas cuando estas se encuentran en estado gaseoso?
4. En un recipiente cerrado en reposo que contiene aire, ¿Cómo cree que estarán las partículas que conforman el aire?
A. En movimiento permanente
B. Solo se moverán si se mueve el recipiente
C. Solo se moverán si se cambia su temperatura
D. En estado de reposo permanente
FASE DE INVESTIGACIÓN
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
El universo observable actual parece tener un espacio-tiempo geométricamente plano. Los constituyentes primarios parecen consistir en un 73 % de energía oscura, 23 % de materia oscura fría y un 4 % de materia ordinaria compuesta de partículas microscópicas llamadas átomos. La naturaleza exacta de la energía oscura y la materia oscura fría sigue siendo un misterio. Actualmente se especula con que el neutrino, (una partícula muy abundante en el universo), tenga, aunque mínima, una masa. De comprobarse este hecho, podría significar que la energía y la materia oscura no existen.
Definimos como materia a cualquier tipo de entidad que es parte del universo observable, tiene energía asociada, es capaz de interaccionar, es decir, es medible y tiene una localización espaciotemporal compatible con las leyes de la naturaleza. Clásicamente se considera que la materia tiene tres propiedades que juntas la caracterizan: ocupa un lugar en el espacio, tiene masa y perdura en el tiempo.
SÓLIDO: las partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de otras.
Propiedades:
- Tienen forma y volumen constantes.
- Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
- No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen presionándolos.
- Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían.
LÍQUIDO: las partículas están unidas, pero las fuerzas de atracción son más débiles que en los sólidos, de modo que las partículas se mueven y chocan entre sí, vibrando y deslizándose unas sobre otras.
Propiedades:
- No tienen forma fija pero sí volumen.
- La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
- Los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene.
- Fluyen o se escurren con mucha facilidad si no están contenidos en un recipiente; por eso, al igual que a los gases, se los denomina fluidos.
- Se dilatan y contraen como los sólidos.
GASES: En los gases, las fuerzas de atracción son casi inexistentes, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven rápidamente y en cualquier dirección, trasladándose incluso a largas distancias.
Propiedades:
- No tienen forma ni volumen fijos.
- En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
- El gas adopta el tamaño y la forma del lugar que ocupa.
- Ocupa todo el espacio dentro del recipiente que lo contiene.
- Se pueden comprimir con facilidad, reduciendo su volumen.
- Se difunden y tienden a mezclarse con otras sustancias gaseosas, líquidas e, incluso, sólidas.
- Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos.
TEORÍA CINÉTICA MOLECULAR DE LOS GASES
La teoría cinética de los gases fue enunciada para justificar las propiedades y el comportamiento de los gases, aunque posteriormente se extendió también a los líquidos y sólidos. Se basa en una serie de afirmaciones o postulados, que consideran validos porque explican los hechos experimentales observados, estos postulados son los siguientes:
Los gases están formados por un elevado número de pequeñas partículas microscópicas (moléculas o elementos)
- El movimiento de las partículas se efectúa en línea recta en cualquier dirección, siempre y cuando no choquen entre ellas o con las paredes del recipiente.
- Los choques entre partículas y con las paredes son elásticos, es decir, las partículas no pierden energía tras el choque y también conservan su cantidad de movimiento
- La temperatura del gas viene determinada por la energía que poseen las partículas y es mayor sea la velocidad de estas.
TEMPERATURA (T): En física, se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica. Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como «energía cinética», que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A medida que sea mayor la energía cinética de un sistema, se observa que este se encuentra más «caliente»; es decir, que su temperatura es mayor.
Las escalas de medición de la temperatura se dividen fundamentalmente en dos tipos, las relativas y las absolutas. Los valores que puede adoptar la temperatura en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero absoluto. Mientras que las escalas absolutas se basan en el cero absoluto, las relativas tienen otras formas de definirse.
Las unidades de temperatura que vamos a desarrollar en este módulo son: Grados Celsius, grados Fahrenheit , kelvin y rankine. Las equivalencias entre estas unidades son:
F= (9/5 ºC) + 32
C= 5/9 (F-32)
Ejercicios:
a) la temperatura del cuerpo humano oscila entre 37,2°c y 37,8°c. ¿Cuál es su valor en grados Fahrenheit?
b) La temperatura del sol es 5.778 K. ¿Cuál es su valor en grados Celsius, grados Fahrenheit y Rankine?
c) La temperatura en el espacio exterior, según todas las mediciones de satélites de microondas, es de -270,43ºC. ¿Cuál es su valor en grados Fahrenheit y kelvin?
PRESIÓN: La presión es la magnitud escalar que relaciona la fuerza con la superficie sobre la cual actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la superficie. Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:
Las unidades de presión que vamos a desarrollar en este módulo son: atmosferas(atm), pascales(Pa), milímetros de mercurio(mmHg), Bares(bar) y torr(Torr). Las equivalencias entre estas unidades son:
1 Atm= 760 Torr
1 Atm= 760 mmHg
1 Atm= 76 cmHg
1 Atm= 101325 Pascales
Ejercicio:
Averiguar la presión atmosférica hoy en Bogotá y expresarlo en las diferentes unidades de presión.
Volumen: es una magnitud métrica de tipo escalar definida como la extensión en tres dimensiones de una región del espacio. Es una magnitud derivada de la longitud, ya que se halla multiplicando la longitud, el ancho y la altura.
Las unidades de presión que vamos a desarrollar en este módulo son: litros(L), mililitros(mL), centímetros cúbicos (cm3), metros cúbicos (m3). Las equivalencias entre estas unidades son:
1L= 1000mL
1L= 1000cm3
1 pie3= 28.32 L
1pie3= 1728 pul3
1cm3= 1X10-6m3
TALLER- CONVERSIÓN DE UNIDADES
1. Completa la siguiente tabla, que indica las temperaturas registradas en un día para algunas ciudades del mundo
2. Los termómetros de mercurio no pueden medir temperaturas menores a -30ºC debido a que a esa temperatura el Hg se hace pastoso. ¿Podrías indicar a qué temperatura Fahrenheit y Kelvin corresponde?
3. En un día de invierno la temperatura de un lago cerca de la ciudad de Montreal es de 20ºF. ¿El agua estará congelada?
4. Convertir las siguientes unidades de presión:
A. 3,5 atm a Pa
B. 2 atm a Pa
C. 985mmHg a Pa
D. 800mmHg a bar
E. 650 mmHg a atm
F. 600 mmHg a Pa
