Aulas Virtuales del IES Jorge Manrique
www.iesjorgemanrique.com

Laboratorio Virtual de Química


Velocidad de las moléculas del Gas Ideal

James Clerk Maxwell, en una serie de trabajos sobre la cinética de los gases, estableció que las moléculas de un gas ideal en equilibrio térmico tienen sus velocidades distribuidas según una curva que ahora se conoce como Distribución de Maxwell-Bolzmann. Por tanto no todas las moléculas del gas tienen la misma velocidad. Este simulador permite analizar esta distribución y ver que hay varias maneras de caracterizar la velocidad típica de una molécula en un gas.

Aguarde a que el simulador se cargue

 


En esta simulación se ha tomado como ecuación de estado de los Gases Ideales PV = NT, con N=número de partículas. Esto equivale a decir que la constante de Boltzmann es la unidad, kB = 1. Los promedios,  indicados entre ángulos < >,  se toman en los intervalos de tiempo correspondientes a una unidad de tiempo del simulador. Aquí el gas tiene inicialmente 50 partículas.

La Temperatura del Gas está ligada a la Energía cinética media de las partículas. La curva continua muestra la Distribución de Maxwell-Boltzmann, cuya forma que depende de la Temperatura. Hay una velocidad más probable, que se corresponde con el máximo de la distribución, pero, como en toda distribución estadística, hay varias formas de caracterizar la velocidad típica del sistema:

(M = masa molar, m= masa atómica de la molécula) 

Actividades

1) Sin reiniciar el simulador, aumente y disminuya la Temperatura con la deslizadera. La curva de la distribución tiene forma de campana y cambia al cambiar la Temperatura. ¿Cómo cambia la distribución (i.e. cómo cambia el máximo, y la forma de campana ) ? ¿Cómo cambia el valor promedio de las magnitudes con la Temperatura?

2) A una Temperatura dada ¿son muy probables las altas velocidades ? ¿las bajas?

3) Pulse Reiniciar(100) [i.e. con 100 partículas]  y observe los promedios de la Presión y el valor calculado según la ecuación de estado.

3.1) ¿Por qué el promedio de la presión cambia?

3.2) ¿Se parece el promedio al valor calculado? ¿Son grandes las diferencias?

3.3) Cambie la Temperatura y vuelva a considerar 3.1) y 3.2).

4) Pulse Reiniciar(20), y repita las observaciones de 3). 

5) Cambie el Número de partículas N con la deslizadera.

5.2) Si aumenta N, la campana de la distribución aumenta en altura. Si disminuye N, la campana de la distribución disminuye en altura. ¿Por qué?

5.2) ¿Cuando es mejor la descripción estadística? ¿Con más partículas? ¿Con menos? ¿Por qué? ¿Tiene que ver con la idea de que los Gases Reales muy poco densos están bien descritos por el modelo del Gasi Ideal?

Escriba un ensayo de no más de 10 páginas y envíelo a su profesor mediante los métodos de las Aulas Virtuales.


Simulador adaptado por Juan María Fernández para las
Aulas Virtuales del IES Jorge Manrique de Palencia (España)
Autor del código original:Anne J. Cox Davidson College.
Créditos:©Pearson Education
Todos los materiales de las Aulas Virtuales se ceden con la licencia GNU/GPL