Aplicaciones de la Ley de los Gases Ideales: Masa Molar, Densidad y Volumen

Todos los gases ideales se ajustan, en su comportamiento a una relación particular entre la presión, el volumen, los moles y la temperatura, como indica la ley de los gases ideales. En esta ecuación, R es la constante del gas ideal. Reorganizar la ecuación permite calcular cualquiera de las variables, siempre que se conozcan las otras tres.Por ejemplo, cuál es el volumen de un mol de un gas ideal bajo condiciones estándar de temperatura y presión? Abreviado TPE, estas condiciones son 0 grados Celsius o 273 Kelvin, y 1 atmósfera. Al reorganizar la ecuación y sustituir los valores, para n, 1 mol;para temperatura, 273 Kelvin;para presión, 1 atmósfera;y la constante del gas ideal, 0, 08206 litros-atmósfera por mol-Kelvin, se obtiene que un mol de un gas ideal ocupa un volumen de 22, 4 litros.Este es el volumen molar bajo temperatura y presión y también es una buena aproximación para muchos gases comunes. A temperaturas más altas y presiones más bajas, el gas se expande y su volumen molar es mayor que en condiciones estándar. A temperaturas más bajas y presiones más altas, el volumen molar es menor.Otra medida útil de un gas es su densidad. Recordemos que el número de moles, n, es igual a la masa del gas dividida entre su masa molar. Al sustituir esta relación en la ecuación del gas ideal y luego reorganizarla, se obtiene una expresión para masa sobre volumen o densidad.Según esta ecuación, la densidad de un gas es directamente proporcional a su masa molar. Es por eso que los globos de helio se van flotando cuando se sueltan en el exterior. La masa molar y, por lo tanto, la densidad del helio, es mucho menor que la del aire, que está formado principalmente de nitrógeno y oxígeno.Asimismo, cabe destacar que la densidad y la temperatura guardan una relación inversa. Esto se observa cuando se dirige un globo aerostático. Al encender el quemador, se calientan las moléculas de aire dentro del globo y estas se mueven más rápido.La presión en el globo incrementa, pero el globo está diseñado para que se escape algo de aire. Esto hace que el aire dentro del globo sea menos denso que el aire que lo rodea. Debido a esta diferencia en la densidad, el globo se eleva.Contrariamente, al apagar el quemador y abrir la ventilación permite que el calor se escape. A medida que el globo se contrae, el aire del exterior entra, lo que incrementa la densidad dentro del globo hasta igualarse con la del exterior. Entonces, debido al peso de la canasta, el globo desciende.La ecuación, cuando se reorganiza, también nos permite calcular la masa molar de un gas desconocido. Supongamos que un gas desconocido con una masa de 12, 5 gramos ocupa un volumen de 6, 08 litros y ejerce una presión de 1, 2 atmósferas a 40 grados Celsius. La densidad del gas se conoce a partir de la masa y el volumen dados.Entonces, la temperatura en grados Celsius se convierte a unidades Kelvin y se sustituye en la ecuación junto con los valores para la presión y la constante del gas ideal. Al resolver M, se obtiene una masa molar de 44 gramos por mol. Por lo tanto, el gas desconocido es dióxido de carbono.