Definición de Gas
Ingeniera Química
Es un estado de agregación de la materia en el cual las moléculas se encuentran dispersas ocupando todo el volumen del recipiente que lo contiene, por ello, no tiene forma propia, un gas adapta la forma del recipiente contenedor.
Por ejemplo, uno escucha regularmente hablar de “gas natural” o “aire comprimido”; ambos son gases, el primero está compuesto principalmente por metano, mientras que el segundo es una mezcla de nitrógeno, oxígeno, gases nobles, agua y otros gases que, por efecto de una presión, se comprime.
El estudio de los gases es muy amplio e interesante. Se puede analizar desde los distintos científicos que estudiaron sus comportamientos, pasando por las Leyes que los gobiernan hasta las diferencias entre los modelos ideales y la realidad observada.
Los gases son descritos a través de un modelo cinético que explica cómo se mueven las partículas que lo forman en el interior de un recipiente, siempre en línea recta chocando con las paredes. Cada vez que la partícula rebota, se considera que no pierde energía cinética y, por ende, su velocidad no cambia, únicamente cambiará su dirección. Entonces un gas de estas características, cuyas partículas en movimiento constante y nunca chocan entre sí, se considera un gas ideal.
Presión de un gas
Cuando deseamos estudiar el compartimiento de los gases debemos definir un término fundamental: presión de un gas. Pensemos en el neumático de una bicicleta (rueda), a medida que con un inflador le suministramos aire, las moléculas de este gas golpean las paredes internas del neumático cada vez con más frecuencia, adquiriendo mayor firmeza. Dado que la presión es una magnitud escalar que expresa la relación entre la fuerza ejercida en un área determinada, cada partícula de aire ejerce cierta presión dentro del neumático ya que está ejerciendo una fuerza sobre las paredes. Las unidades más utilizadas de presión son Pa, bar, atm, mm Hg y sus derivadas.
Pues bien, ¿cómo relacionamos los movimientos de las partículas que lo forman con la presión ejercida? Cuanta mayor sea la cantidad de moléculas en el interior, mayor será la presión interior sobre las paredes que permitirán que el neumático se mantenga inflado. Por lo que, la presión de un gas es proporcional a la masa y a la fuerza con la que las partículas, en continuo movimiento según la Teoría Cinética, golpean las paredes del recipiente. Tal es el caso de dos pelotas de fútbol, la pelota más desinflada, tiene menos presión por tener menos masa en su interior.
Podemos asegurar que la mayoría de las industrias poseen suministro de aire comprimido como una corriente de servicio auxiliar a sus procesos, ¿cómo se genera el aire comprimido? Utiliza los conceptos aprendidos anteriormente. Se genera a partir de un compresor, que consta de uno o dos pistones contenidos en un cilindro cada uno. En una etapa, el pistón se retrae para generar una diferencia de presión que permita que el aire ingrese al cilindro y, en una segunda etapa, el pistón avanza “empujando” el aire, ejerciéndole presión y, consecuentemente, comprimiéndolo al reducir su volumen. El aire comprimido es enviado hacia un pulmón reservorio desde donde luego será distribuido en las distintas estaciones de trabajo.
Este principio también es utilizado por los manómetros para medir la presión en el interior de un neumático, por ejemplo. Cuando conectamos la aguja de la entrada del manómetro al neumático, esta aguja presiona la válvula del neumático utilizada también para su carga, al empujarla y abrirla permite el paso de aire hacia dentro del manómetro. Una vez que el aire ingresa al cilindro, empuja el émbolo deslizándolo hasta que la fuerza del aire sea igual a la fuerza del resorte en la otra cara, el cual ejerce una fuerza de compresión. En dicho punto, la presión en el manómetro es la presión en el interior del neumático y será leída en la escala graduada.
Temperatura
El comportamiento de un gas también está íntimamente relacionado con la temperatura a la cual está expuesto, ya que, si aumenta la temperatura, aumenta la energía cinética de las partículas que lo forman, aumentando así las colisiones contra las paredes del recipiente y, por ende, como imaginarán también aumenta su presión. En este caso, el volumen permaneció constante, por ello la presión aumentó, ahora bien, si el volumen no permanece constante las partículas con mayor energía cinética tenderán a ocupar más espacio, por lo que aumentará el volumen hasta igualar la presión interior con la presión exterior.
Art. actualizado: Sept. 2022; sobre el original de enero, 2009.
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