ESTÁNDAR
Entorno físico:
- Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.
Ciencia, tecnología y sociedad:
- Identifico aplicaciones de algunos conocimientos sobre la herencia y la reproducción al mejoramiento de la calidad de vida de las poblaciones.
- Identifico aplicaciones comerciales e industriales del transporte de energía y de las interacciones de la materia.
COMPONENTE
- Entorno físico.
- Ciencia, tecnología y sociedad.
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Comparo masa, peso, cantidad de sustancia y densidad de diferentes materiales.
De Desempeño:
- Establezco relaciones entre los componentes de una solución y represento cuantitativamente el grado de concentración utilizando algunas expresiones matemáticas.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica
- Leyes de los Gases.
- Propósito
- Interpretar situaciones relacionadas con el comportamiento de los gases a partir del estudio y análisis de las distintas variables que presentan las leyes de los gases (ley combinada de los gases).
- Desarrollo cognitivo instruccional
Ley combinada de los gases
La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.
Esta definición se puede traducir matemáticamente como:
(P · V) / T = K
P = presión
V = volumen
T = temperatura absoluta en Kelvin
K = constante
V = volumen
T = temperatura absoluta en Kelvin
K = constante
Fórmula de la ley general de los gases
Esta fórmula puede ser útil en el caso de que se quieran analizar un estado inicial y el estado final de un gas. En tal caso la fórmula de la ley general de los gases que se deberá aplicar es la siguiente:
(P1 · V1) / T1 = (P2 · V2) / T2
¿Cómo se ha llegado a la fórmula a partir de la combinación de las 3 leyes de los gases? Lo vemos a continuación.
1 – Ley de Boyle: P · V = K1
2 – Ley de Charles: V = K2 · T
3 – Ley de Gay-Lussac: P = K3 · T
2 – Ley de Charles: V = K2 · T
3 – Ley de Gay-Lussac: P = K3 · T
Combinando la fórmula 2 y 3 resulta:
P · V = (K3 · T) · (K2 · T)
P · V = K2 · K3 · T2
Luego, se define el producto de las dos constantes K2 · K3 como K4
P V= K4 T2
Sucesivamente se multiplica la ecuación apenas obtenida por la primera ecuación y queda:
(P · V)2 = K1 · K4 · T2
Se define el producto de K1 · K4 como K5 y se saca raíz para eliminar los cuadrados, quedando:
Y definiendo raíz de K5 como K se obtiene:
(P · V) / T = K
Observemos otra forma de comprender cómo se obtiene la fórmula de la ley combinada de los gases a través del siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=Qt2dN3XuFDQ
- Desarrollo Metodológico
Para comprender como se resuelven ejercicios empleando la ley combinada de gases, por favor, observa el siguiente video: https://www.youtube.com/watch?v=tLp_1avZEwM
Actividad:
Calcular la temperatura de una determinada cantidad de gas que pasa de 1,5 atmósferas a 3 atmósferas de presión y de un volumen de 2 litros a 1,0 litros si la temperatura inicial es 288,15 K.
Usamos la fórmula (P1 · V1) / T1 = (P2 · V2) / T2
Nos interesa calcular la temperatura, por lo que despejamos T2.
(P2 · V2) · T1 / (P1 · V1) = T2
P2 = 3 atm
V2 = 2 L
T1 = 288,15 K
P1 = 1,5 atm
V1 = 1,0 L
V2 = 2 L
T1 = 288,15 K
P1 = 1,5 atm
V1 = 1,0 L
Por lo tanto:
T2 = (P2 · V2) · T1 / (P1 · V1)
T2 = (3 atm x 2 L) x 288,15 K / 1,5 atm x 1,0 L
T2 = 1152,6 K
En grados centígrados,
T2 = (1152,6 – 273,15) = 879,45 ºC
T2 = 879,45 ºC
Recuerde como convertir Kelvin en ºC, a través del siguiente video https://www.youtube.com/watch?v=o2iF_C83RiA
Resuelve:
- Un gas tiene una presión de 600 mm Hg, un volumen de 670 mL y una temperatura de 100 ºC. Calcular su presión a 200 ºC en un volumen de 1,5 litros.
- Calcular la temperatura de una determinada cantidad de gas que pasa de 1 atmósfera a 2 atmósferas de presión y de un volumen de 1 litro a 0,5 litros, si la temperatura inicial es 25 ºC.
- ¿Qué se entiende por “condiciones normales” de un gas?
- ¿El volumen de dos gases distintos a las mismas condiciones de presión y temperatura serán iguales o diferentes? Argumenta.
- Evaluación
