Uso de la ley de los gases ideales: calcular la presión, el volumen, la temperatura o la cantidad de un gas

La ley de los gases ideales

En otra lección, aprendió sobre los gases ideales y la ecuación de los gases ideales. Los gases ideales son exactamente lo que parecen: ideales. Pero dado que los gases reales se comportan de manera similar a los gases ideales a temperaturas y presiones normales, podemos usar la ecuación del gas ideal para predecir el comportamiento de los gases reales en estas condiciones.

Primero, revisemos la ley de los gases ideales, PV = nRT . En esta ecuación, ‘P’ es la presión en atmósferas, ‘V’ es el volumen en litros, ‘n’ es el número de partículas en moles, ‘T’ es la temperatura en Kelvin y ‘R’ es la constante del gas ideal (0,0821 litros de atmósferas por moles Kelvin). Al igual que con cualquier ecuación, si conocemos tres de esas cuatro variables (distintas de R, que ya conocemos porque es una constante), podemos reorganizar la ecuación para calcular la incógnita.

Usando la ley de los gases ideales

Comencemos con un ejemplo muy simple para ver cómo funciona. Digamos que queremos calcular el volumen de 1 mol de gas a 273 K (que es lo mismo que 0 ° C) y 1 atmósfera de presión. Así es como se ve nuestra ecuación cuando completamos las variables que conocemos:

1 atm * V = 1 mol * 0.0821 atm L / mol K * 273 K

Si queremos encontrar el volumen (V), simplemente reorganizamos la ecuación para obtener esta variable por sí misma. Hacemos esto dividiendo por la presión, 1 atm (atmósfera). Entonces, ahora nuestra ecuación se ve así:

V = (1 mol * 0.0821 atm L / mol K * 273 K) / 1 atm

Los lunares se cancelan, al igual que las atmósferas y Kelvin. Todo lo que nos queda en términos de unidades son litros, y luego para obtener nuestro volumen, simplemente hacemos los cálculos. Nuestra respuesta final es 22,4 L. ¿Tiene sentido?

Probemos con otro ejemplo, esta vez resolviendo un ejemplo de la vida real. Suponga que desea calcular la temperatura del gas en el neumático de su bicicleta. Siempre que conozca las otras variables, puede hacerlo con bastante facilidad. En este caso, la presión es 1,14 atm, el volumen del neumático es 5,00 L y tenemos 0,225 moles de gas. Entonces, nuestra ecuación original se ve así:

1,14 atm * 5,00 L = 0,225 mol * 0,0821 atm L / mol K * T

Para obtener la temperatura sola, simplemente dividimos entre ny R para obtener:

(1,14 atm * 5,00 L) / (0,225 mol * 0,0821 atm L / mol K) = T

Una vez que hacemos los cálculos, terminamos con 310 K, porque todas nuestras otras unidades se cancelan. ¿Y qué es exactamente 310 K? Bueno, eso es aproximadamente 37 ° C, o aproximadamente 98.6 ° F. ¡Eso es bastante cálido!

¡La mejor parte de esta ecuación es que puedes encontrar cualquier variable siempre que tengas las otras tres! Por lo tanto, si conoce la temperatura, la presión y la cantidad de moles, puede encontrar fácilmente el volumen. Asimismo, si conoces el volumen y también la temperatura y la presión, puedes resolver la ecuación para calcular cuántos moles hay. ¡Esto hace que la ley de los gases ideales sea ‘ideal’ para trabajar!

Resumen de la lección

Sabemos que los gases ideales son solo eso: ideales. Pero dado que los gases reales pueden comportarse como gases ideales en las condiciones adecuadas, esto nos permite usar la ley de los gases ideales para predecir su comportamiento. La ley de los gases ideales establece que PV = nRT o, en términos sencillos, que la presión multiplicada por el volumen es igual a los moles multiplicados por la constante de la ley de los gases R multiplicada por la temperatura. Siempre que conozca tres de las cuatro variables, puede reorganizar y calcular fácilmente la que falta, ¡sin importar cuál sea!

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya completado esta lección, podrá:

• Definir la ley de los gases ideales e identificar su fórmula
• Calcule una variable faltante usando la ecuación de la ley de los gases ideales cuando se le proporcionen las otras variables requeridas

Rodrigo Ricardo Editor y fundador