Ley de los gases ideales (PV = nRT)

En este video vamos a hablar sobre los gases  ideales y cómo podemos describir lo que pasa con   ellos, así que la primera pregunta que podríamos  hacer es ¿qué es un gas ideal? Y en realidad la   respuesta es una construcción un poco teórica que  nos ayuda a describir lo que pasa en el mundo de   los gases, o al menos se acerca a lo que pasa en  ese mundo. Así que imaginamos que en un gas ideal   sus partículas individuales no interactúan, las  partículas no interactúan. Y obviamente sabemos   que eso en general no es cierto, generalmente  hay algunas fuerzas intermoleculares ligeras,   a medida que las partículas se acercan o cuando  pasan una al lado de la otra o si chocan entre   sí. Pero por el bien de lo que vamos a estudiar  en este video supondremos que no interactúan,   y también supondremos que las partículas no tienen  volumen, no tienen volumen. Ahora sabemos que   eso no es exactamente cierto, que las moléculas  individuales, por supuesto, tienen volumen. Pero   esta es una suposición razonable porque en general  podría representar una fracción infinitamente   pequeña del volumen total del espacio en el que  están rebotando. Y éstas son las dos suposiciones   que hacemos cuando hablamos de gases ideales, por  eso usamos la palabra "ideal". En futuros videos   hablaremos sobre comportamientos no ideales; pero  esto nos permite hacer algunas simplificaciones   que se aproximan a muchas cosas en el mundo.  Así que pensemos cómo podemos describir los   gases ideales. Podemos pensar en el volumen del  contenedor en el que se encuentran. Podríamos   imaginar la presión que ejercerían, digamos, en el  interior del contenedor, así es como lo visualizo;   aunque esa presión sería la misma en cualquier  punto dentro del contenedor. Podemos pensar en   la temperatura, y queremos hacerlo en escala  absoluta, de modo que generalmente medimos la   temperatura en Kelvin. Y también podríamos pensar  en la cantidad de gas que tenemos, podemos medirlo   en términos de número de moles, eso es lo  que representa esta n minúscula. Entonces   pensemos cómo relacionar entre sí estas cuatro  cosas. Pongamos siempre el volumen en el lado   izquierdo. ¿Cómo se relaciona el volumen con la  presión? Bueno, lo que me imagino es que si tengo   un globo como este, si tengo algo de gas en el  globo y trato de disminuir el volumen haciéndolo   más pequeño sin dejar salir ningún otro aire  y sin cambiar la temperatura, así que no estoy   cambiando T ni n, ¿qué va a pasar con la presión?  Bueno este gas va a ejercer más y más fuerza por   pulgada cuadrada o por área cuadrada, cada vez  me va a costar más apretar este globo, así que,   a medida que el volumen disminuye, la presión  aumenta; de igual manera, si tuviera que agrandar   el contenedor sin cambiar la temperatura ni la  cantidad de moles que tengo dentro del contenedor,   la presión va a disminuir. Parece que el volumen  y la presión se mueven inversamente entre sí,   entonces, lo que podríamos decir es que el volumen  es proporcional a 1 sobre la presión, el inverso   de la presión, o podríamos decir que la presión  es proporcional al inverso del volumen. Esto sólo   significa proporcional a, lo que significa que el  volumen sería igual a una constante dividida entre   la presión en este caso. Ahora, ¿cómo se relaciona  el volumen con la temperatura? Bueno, si empezamos   con el ejemplo del globo -y podrías hacer la  prueba si tienes dudas-, si tomamos un globo y   lo inflamos a temperatura ambiente y lo ponemos  en el congelador, se va a encoger. Y podríamos   preguntarnos ¿por qué se está encogiendo? Bueno,  podemos imaginar que las partículas dentro del   globo son un poco menos vigorosas en ese punto y  tienen energías cinéticas individuales más bajas,   y para que puedan ejercer la misma presión para  compensar la presión atmosférica del exterior, van   a tener un volumen menor, entonces podríamos decir  que el volumen es proporcional a la temperatura.   Ahora, ¿cómo se compara el volumen con el número  de moles? Bueno, piénsalo: si soplamos aire en un   globo, estamos poniendo más moles en ese globo,  y si mantenemos la presión y la temperatura   constante, vamos a aumentar el volumen, así que  el volumen es proporcional al número de moles. Si   tuviéramos que sacar aire, también va a disminuir  el volumen manteniendo constante la presión y   la temperatura. Entonces podemos usar estas tres  relaciones: la primera en realidad se conoce como   Ley de Boyle, esta es la Ley de Charles y esta  es la Ley de Avogadro. Pero podemos combinarlas   para darnos cuenta de que el volumen va a ser  proporcional al número de moles por la temperatura   entre la presión. Otra forma de decirlo es que  ese volumen va a ser igual a alguna constante;   de eso trata la proporcionalidad, va a ser igual  a alguna constante que llamaremos R por todo esto:   RnT / P. U otra forma de pensarlo es que podemos  multiplicar ambos lados por P. ¿Y qué obtendremos?   Obtendremos P por V -esto podría ser familiar  para algunos de ustedes-, cambiaré el orden aquí,   es igual a n, que es el número de moles, por  alguna constante R por T. Nuestra temperatura   medida en Kelvin. Esta relación que tenemos  aquí PV = nRT. Es una de las cosas más útiles   en Química y se conoce como la Ley de los gases  ideales. En futuros videos vamos a aplicarla una   y otra vez para ver lo útil que es. Ahora, tal  vez se estén preguntando ¿qué es esta constante?   Se conoce como Constante de los gases ideales,  y puedes investigarlo, pero dependerá de las   unidades que se usen para la presión, volumen y  temperatura. Eso lo veremos en videos futuros.