Lleis dels Gasos, Estats de la Matèria i Teoria Cineticomolecular

La Llei de Boyle: Relació Pressió-Volum

Per a una massa de gas, a temperatura constant, el producte de la pressió que exerceix el gas pel volum que ocupa és constant. Això és, si $V_1$ és el volum ocupat per un gas a la pressió $p_1$; $V_2$, és el volum ocupat a la pressió $p_2$, i $V_3$ és el volum ocupat a la pressió $p_3$, es compleix que:

$$p_1V_1 = p_2V_2 = p_3V_3 = \text{constant}$$

Propietats dels Estats de la Matèria

• Sòlids: Forma definida i volum propi. Són incompressibles.
• Líquids: S'adapten a la forma del recipient. Són difícilment compressibles. Flueixen.
• Gasos: No tenen forma ni volum propi. Són compressibles. Flueixen.

Comportament dels Gasos Segons la TCM

Per què els gasos omplen completament el recipient?

Perquè el volum que les molècules de gas ocupen és un volum negligible respecte del volum total del recipient.

Per què els gasos són tan compressibles?

Perquè les molècules xoquen entre si i es van separant cada vegada més les unes de les altres.

Exercici d'Aplicació de la Llei de Boyle

Una certa massa de nitrogen ocupa un volum de $500 \text{ dm}^3$ a la pressió $1,01 \times 10^5 \text{ Pa}$. Quina serà la pressió necessària per reduir el volum a $300 \text{ dm}^3$ sense variar la temperatura?

Dades:

• $P_1 = 1,01 \times 10^5 \text{ Pa}$
• $V_1 = 500 \text{ dm}^3$
• $P_2 = ?$
• $V_2 = 300 \text{ dm}^3$

Càlcul ($P_1V_1 = P_2V_2$):

$$P_2 = \frac{P_1 \cdot V_1}{V_2}$$

$$P_2 = \frac{1,01 \times 10^5 \text{ Pa} \cdot 500 \text{ dm}^3}{300 \text{ dm}^3}$$

Resultat: $P_2 = 1,68 \times 10^5 \text{ Pa}$

Fluids i Incompressibilitat

Per què els líquids i els gasos s'anomenen fluids?

Perquè són capaços de passar a través d'un conducte o d'un orifici.

Per què els líquids i els sòlids són pràcticament incompressibles?

Perquè les molècules que formen els líquids i els sòlids estan molt juntes i, per tant, gairebé no es poden apropar més.

Definició de Zero Absolut

El Zero Absolut és la temperatura més baixa a la qual es pot arribar.

La Teoria Cineticomolecular (TCM)

La Teoria Cineticomolecular explica el comportament de la matèria segons el moviment de les seves partícules.

Gasos

• Es mouen contínuament.
• Fan pressió.
• Forces d'atracció molt febles.

Líquids

• Partícules desordenades.
• Es mouen de manera desordenada.
• Les forces d'atracció són més fortes que en els gasos.

Sòlids

• Moviment i vibració lents.
• Queden captades per les forces d'atracció.

Conversió de Temperatures (Kelvin i Celsius)

Expressa la temperatura de $125 \text{ K}$ en graus Celsius i la temperatura de $-30 \text{ °C}$ en Kelvin.

Fórmules de Conversió:

• De Kelvin a Celsius: $T(\text{°C}) = T(\text{K}) - 273$
• De Celsius a Kelvin: $T(\text{K}) = T(\text{°C}) + 273$

Càlculs:

• $125 \text{ K} - 273 = -148 \text{ °C}$
• $-30 \text{ °C} + 273 = 243 \text{ K}$