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El comportamiento del gas ideal comparado con el del gas real

Transcripción del video

recordemos cuando es que decimos que algo es un gas idea cuáles son las suposiciones clave que definen a un gas idea bueno la primera suposición es que no existen interacciones inter moleculares no hay interacciones inter moleculares y eso qué significa bueno un ejemplo de interacciones inter moleculares son los puentes de hidrógeno supongamos que tenemos dos moléculas de agua que se encuentran cerca tenemos un oxígeno con dos hidrógenos y otro exige no con dos hidrógenos a y éstos se encuentra en estado gaseoso estamos hablando de vapor de agua y como sabemos en una molécula de agua el oxígeno tiene una carga parcial negativa y el hidrógeno tiene una carga parcial positivo así que se atraen entre ellos bueno pues éstos son los famosos puentes de hidrógeno y esa es una interacción inter molecular pero también podemos pensar en las fuerzas dipolo tipo lo que dependen de la polaridad de las moléculas o también podemos pensar en las fuerzas de van der vaart que son interacciones inter moleculares en las que existe una polaridad aleatoria y puede existir ya sea una atracción o una repulsión hacia el otro extremo de una molécula cercan entonces para los gases ideales y para la aplicación de la ley de los gases ideales vamos a suponer que no hay interacciones inter moleculares y si las hay para poder suponer que el gas se comporta como un gas ideal podemos suponer que esto es despreciable o simplemente que no sucede ahora la segunda clave es suponer que el volumen de las moléculas del gas este despreciable respecto al volumen del contenedor entonces el volumen el volumen de las moléculas del gas es despreciable despreciable pero mire en realidad no hay gas es que sean absolutamente ideal es obviamente las moléculas de todos los gases ocupan un volumen y existe algún tipo de interacción inter molecular como las fuerzas de van der waals y todo eso pero resulta que bajo la mayoría de las condiciones en las que trabajamos con muchos gases estas son suposiciones razonables o al menos para muchas condiciones estas suposiciones son razonables y en particular estas dos posiciones son razonables para gases reales suposiciones razonables para clases reales reales a temperaturas relativamente altas y presiones relativamente bajas bajas y obviamente eso depende del gas del que estemos hablando para saber qué tan alta necesitamos que sea la temperatura o qué tan baja necesitamos que sea la presión y otra forma de pensar en esto es que bueno los gases son cada vez menos ideales conforme nos acercamos al punto de condensación entonces si empezamos con una temperatura muy baja o una presión alta es muy probable que el gas pase a estado líquido y conforme nos acercamos al punto de condensación del gas se comportará menos y menos idea pero como hemos visto en muchos vídeos si podemos hacer estas suposiciones entonces podemos aplicar la ley del gas ideal que dice que la presión por el volumen del gas ideal es igual al número de moles por la constante universal de los gases por la temperatura medida en que el ahora vamos a pensar en porque esto es razonable para la mayoría de los casos a temperaturas relativamente altas y presiones bajas y después pensemos en cuando es que esto deja de ser cierto conforme nos acercamos al punto de condensación en el que la temperatura es baja o la presión es mucho más alta vamos a ver analicemos esos tres casos en el primero lo pondré de otro color en el primero tenemos una temperatura alta y una presión baja después vamos a analizar el caso en el que tenemos una temperatura baja temperatura baja y después vamos a analizar el caso en el que tenemos una presión alta alt ok entonces porque es razonable que los gases ideales se comporten de esta forma a temperaturas relativamente altas y presiones relativamente bajas bueno voy a dibujar un contenedor estas son las paredes del contenedor imaginen que está en tres dimensiones pero yo sólo dibujar en dos dimensiones y ahora vamos a dibujar las moléculas de gas ok entonces a temperaturas altas las moléculas se mueve muy rápido pero recuerden que para este caso nos encontramos a una presión baja así que no rebotan mucho con las paredes del contenedor ahora este es un garré a sus moléculas claramente ocupan un volumen y vamos a suponer que en el mundo real existen algunas interacciones inter moleculares con moléculas cercanas pero como se encuentra altas temperaturas las moléculas se mueve muy rápido así que en realidad no hay una interacción tan grande y las fuerzas de atracción que podemos obtener como por ejemplo los puentes de hidrógeno o de otro tipo en realidad no se toman en cuenta igualmente cómo nos encontramos a una presión baja no existen tantas colisiones así que podemos suponer que el volumen que ocupa el gas es despreciable en relación al volumen del contenedor al menos en mi mente me imagino que el contenedor es enorme a comparación de las moléculas de gas entonces cuando pensamos en cómo podrían interactuar está bien que no tomemos en cuenta las interacciones que existen entre las moléculas ya sea tanto por las colisiones como por alguna repulsión electrostática incluso podemos suponer que se encontrarán tan lejos unas de las otras la mayor parte del tiempo que una especie de fuerza de atracción como por ejemplo los puentes de hidrógeno o las interacciones tipo lo di polo en realidad son despreciables así que esta es la razón por la que en estas condiciones suena lógico que la mayoría de los gases reales se comporten como gases ideales o bueno al menos eso suponemos para aplicar la ley de los gases ideales ok ahora veamos los otros dos casos supongamos que tenemos una temperatura baja vamos a ver en una situación en la que tenemos una temperatura baja voy a dibujar el mismo contenedor aquí tenemos el mismo contenedor y ahora sí te tenemos una temperatura baja cuando tenemos un gas ideal la temperatura no importa mucho pero ahora que tenemos una temperatura baja las moléculas cercanas especialmente las que tienen fuerzas de atracción tendrán la oportunidad de interactuar porque las moléculas no se están moviendo tan rápido entonces si las fuerzas de atracción empiezan a tomar importancia ustedes creen que mantener el volumen y la temperatura constante a una temperatura baja a bueno y el número de moléculas constante todos ellos constantes ustedes creen que un gas real a una temperatura baja tendrá una presión más baja o más alta que un gas idea los invito a que pausa en el video y lo analiza en un poco bueno como nos encontramos a una temperatura baja estamos suponiendo que mantenemos de la temperatura el volumen y el número de moles para gases ideales y reales e irreales constantes y si comparamos la presión de una real con la presión de un gas ideal que creen que pase bueno en una real las moléculas están moviéndose y pasan unas junto a otras por lo que tendrán más tiempo para atraerse con los puentes de hidrógeno y las fuerzas de van der vaart así que podrían pasar más tiempo o chocando entre ellas o agrupándose que chocando contra las paredes entonces imaginen que si mantenemos esta temperatura baja constante en las dos situaciones diferentes es decir la de gases reales y la de gas es ideal es si también mantenemos el volumen constante y el número de moles también es constante podemos imaginar que la presión de la real será menor a la presión del gas ideal pero vamos a pensar en que podríamos tener una temperatura tan baja que incluso alcanzaríamos el punto de condensación y después las moléculas se moverán tan despacio que empezó eran a realmente atraerse entre ellas o tendrán la oportunidad de que se dé una interacción de atracción que pueda digamos dominar el movimiento cinético debido a la baja temperatura así que podemos pensar en que las moléculas se capturan y el gas pasa a estado líquido y eso es lo que pasa con las moléculas de vapor de agua conforme disminuimos la temperatura nos acercamos al punto de condensación o por el contrario al punto de ebullición dependiendo de la dirección pero ahora veamos el otro caso pensemos en qué es lo que pasa cuando tenemos una presión alta y vamos a comparar lo que sucede en una real y en un gas ideal en este caso vamos a comparar el volumen de una real con el volumen de un gas idea y vamos a mantener la temperatura la presión y el número de moles constantes entonces un gas ideal voy a dibujar otra vez el contenedor para un gas ideal no debe importarnos y se encuentra a una presión alta porque suponemos que las moléculas se golpean entre ellas muy frecuentemente no sólo contra el contenedor sino también entre ellas y dependiendo de qué tan despreciable consideren el volumen de un gas ideal podemos pensar en que habrá más interacciones con el contenedor pero si la presión es lo suficientemente alta entonces ocurre en muchas colisiones y si realmente queremos mantener la presión constante especialmente si este volumen se vuelve importante bueno si mantenemos la presión constante al comparar un gas ideal con un gas real tenemos que darle más espacio al gas real porque el volumen de las moléculas se vuelve importante ahí empezamos a desafiarla su posición número 2 así que a la misma presión en este caso a la misma presión alta el volumen de hunga real es mayor al volumen de un gas idea y bueno si tenemos algo a una presión muy muy muy alta esa es otra forma de llegar al punto de condensación porque en general si disminuimos la temperatura y aumentamos la presión estamos cada vez más cerca de que las moléculas interactúen entre ellas y pasen al estado líquido entonces aquí lo más importante es que las suposiciones para definir a un gas ideal y la ley de los gases ideales son razonables para la mayoría de los gases cuando tenemos una temperatura relativamente alta y una presión relativamente baja pero cuando tenemos temperatura baja y presión alta las cosas pueden fallar un poco