Aire Julio 31 Julio[1]

Autoras: Msc. Sylvia Araya Dra. Luz Alegría

PREUNIVERSITARIO EN LA UNIVERSIDAD AGOSTO a NOVIEMBRE 2008

AIRE AIRE



El Aliento de la Vida

El Aire



Estructura de la atmósfera

Troposfera. 0 m a los 12 Km. Su espesor varía entre los polos con temperaturas de –60 C y el ecuador con temperaturas de +50 C. Se producen los fenómenos meteorológicos (nubes, lluvia, etc).

Estratosfera. Llega hasta los 50 km de altitud. Su temperatura oscila entre –50 C y +70 C en la zona próxima a la capa de ozono por absorber la radiación ultravioleta del Sol.

Mesosfera. Se extiende hasta los 80 km de altitud. Su temperatura disminuye de forma progresiva hasta –70 C.

Ionosfera. Se extiende hasta los 500 km de altitud. Su temperatura aumenta de forma progresiva hasta 1000 C.



La atmósfera nos protege

ES

TR

AT

OS

FE

RA

T

RO

PO

SF

ER

A

20 km

10 km

5 km

0 km

La atmósfera está formada por mezcla de gases. El 99% se encuentran en la troposfera y en la estratosfera.

Capa turbulenta. Hay nubes.

Se mueve el viento. Tienen lugar fenómenos meteorológicos. Sólo el aire de esta parte es respirable.

Es una zona muy tranquila. En ella se encuentra el ozono. El ozono actúa como filtro de las radiaciones solares.



COMPOSICIÓN AIRE SECO

Gas % Abundancia

Nitrógeno ( N2) 78,08

Oxigeno (O2) 20,95

Argón (Ar ) 0,93

Dióxido de Carbono (CO2)

0,03

Otros Gases Nobles 0,001



PROPIEDADES FISICAS AIRE

Expansión: Aumento de volumen de una masa de aire al verse reducida la presión ejercida por una fuerza o debido a la incorporación de calor.

Contracción: Reducción de volumen del aire al verse presionado por una fuerza, pero este llega a un límite y el aire tiende a expandirse después de ese límite. Fluidez : Es el flujo de aire de un lugar de mayor a menor concentración sin gasto de energía

Presiòn atmosferica : Fuerza que ejerce el aire a todos los cuerpos.

Volumen: Es el espacio que ocupa el aire.

Masa Densidad Es de 1.18*10-³ g/cm³ Propiedades de la mezcla Psicrometría

http://es.wikipedia.org/wiki/Psicrometr%C3%ADa



Difusión Gases • La difusión ocurre en forma gradual de una región de

mayor concentración a otra menos concentrada. el proceso de difusión toma un tiempo relativamente grande para complementarse

• La razón es que una molécula experimenta numerosas colisiones mientras se esta movimiento desde uno a otro lugar a otro

• Ej botella amoniaco concentrado se abre en un extremo una sala , pasa un tiempo antes que una persona que este en el otro extremo de la mesa pueda olerlo.



Leyes de los GasesLeyes de los Gases

Ley de Boyle Mariotte

Ley de Charles - Lussac

Ley de Gay- Lussac

Ley Combinada

Ley Avogadro

Ecuación de Estado

Ley Dalton



DE ESCALA FAHRENHEIT A ESCALA CELSIUS

C= F-32 18

DE ESCALA CELSIUS KELVIN

K=C+273

ESCALAS DE TEMPERATURAESCALAS DE TEMPERATURA



Ley de Avogadro

V n o V = k1 · n

En condiciones normales:

1 mol de gas = 22,4 L de gas

A una temperatura y presión dadas:



LEY DE AVOGADRO

A PRESIÓN Y TEMPERATURA CONSTANTES

EL VOLUMEN DE GAS ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL AL NÚMERO DE MOLÉCULAS

GAS IDEAL : CUMPLE CON LAS LEYES DE LOS GASES EN TODO INTERVALO DE

PRESIÓN Y TEMPERATURA



Ley de Boyle y MariotteLey de Boyle y Mariotte

• A mayor presión aplicada al gas, menor es su volumen

• A menor presión aplicada al gas, mayor es su volumen

• Presión y volumen son magnitudes inversamente proporcionales.

Estado Inicial Estado Final

V1

P1P2

Presión Volumen

P1 V1

P2 V2

V1P1

P2 V2=

+-

X X

A Tª cte y masa fija de gas , la Presión es inversamente Proporcional al Volumen del gas ( 1662)

V2

Donde P = presión en atmósferas. V = volumen en litros.



p p 1 / V 1 / Vp = constante / Vp = constante / VpV = constantepV = constantep1V1 = p2V2 , a temperatura p1V1 = p2V2 , a temperatura constanteconstante



Ejemplo Nº 3Ley de Boyle-MariotteEjemplo Nº 3Ley de Boyle-Mariotte

• Una masa de gas ocupa 14,4 ml a una presión de 720 Torr, ¿cuál será su volumen a la presión de 540 Torr?.

X = 19,2 ml

V1P1 P2 V2= 72014,4 X= 540



Ley de Charles-Lussacc (1)Ley de Charles-Lussacc (1)

• A mayor temperatura aplicada al gas, mayor es su volumen, siendo la presión

constante• Volumen y temperatura son magnitudes

directamente proporcionales.


V1

V2

Volumen Temperatura

V1 T1

V2 T2

V1

T1 T2

V2=T1T2

Presión Constante+ +

A presión y masa cte de gas El Volumen es directamente proporcional a la Tª (1787)



Ley de Gay -Lussacc (2)Ley de Gay -Lussacc (2)

• A mayor temperatura aplicada al gas, mayor presión debe aplicarse para

mantener la presión constante.• Presión y temperatura son magnitudes

directamente proporcionales.


P1 P2

Presión Temperatura

P1 T1

P2 T2

P1

T1 T2

P2=t1t2

Volumen Constante + +

Volumen constante y masa fija de gas la Presiòn es directamente proporcional a la Temperara ( 1802)



Ley de Charles y Ley de Gay Lussac

Chales (1787) Gay-Lussac (1802)



Ejemplo Nº 1Ley de Charles-LussaccEjemplo Nº 1Ley de Charles-Lussacc

• Una masa de gas ocupa 400 ml a 30 ºC, si la presión se mantiene constante, ¿cuál será el volumen de dicha masa de gas a una temperatura de 6 ºC?.

V1

T1 T2

V2

=400 ml

30 ºC=

X ml

6 ºCX = 80 ml

Ley de Charles-Lussacc



Ejemplo 2 Ley de Charles-LussaccEjemplo 2 Ley de Charles-Lussacc

A 60 ºC una masa de gas ocupa un volumen de 420 ml, a presión constante, ¿Cuál será el volumen de dicha masa de gas a una temperatura de -162 ºC?

V1

T1 T2

V2

=420 ml

333ºK=

X ml

111ºK

X = 140 ml

Ley de Charles-Lussacc

60 ºC … 60 + 273 = 333 ºK

-162 ºC … -162 + 273 = 111 ºK

Previamente, se transforma de grados Celsius a Kelvin



Ley Combinada Boyle y CharlesLey Combinada Boyle y Charles

• La presión es directamente proporcional a la temperatura e inversamente proporcional al volumen.

• En todas las fórmula anteriores las unidades deben ser homogéneas, es decir, las mismas para condiciones iniciales y finales de cada variable.

P1

t1 t2

P2=

V1 V2



Aplicaciones de la ecuación de los gases ideales



Ejemplo: Una masa dada de gas ocupa un volumen de 240 mL a 1,25 atm, ¿Cuál será el cambio de volumen si la presión se llevara a 0,75 atm a la misma T?

V = V2 – V1 = 400mL - 240 mL = 160 mL

V2 = P1 x V1 = 400 mL

P2



Combinación de las leyes de los gases: ecuación de los gases ideales

• Ley de Boyle V 1/P

• Ley de Charles V T• Ley de Avogadro V n

PV = nRT

V nTP



Ecuación general del estado gaseosoEcuación general del estado gaseoso

P x V = k En la cte k esta incluida la mas y T ª del gas

P x V = R x n x T K = R cte de Rault cte General de los gases

R= 0,082 atm L mol-1 K-1

Calcule R para las siguientes condiciones de un gas

V = 22,4 L T ª = 273 º K P = 1 atm



Constante de los gases

R = PVnT

= 0,082057 atm L mol-1 K-1

= 8.3145 m3 Pa mol-1 K-1

PV = nRT

= 8,3145 J mol-1 K-1

= 8,3145 m3 Pa mol-1 K-1



RESUMEN R

esum

en L

eyes

de

los

Gas

esR

esum

en L

eyes

de

los

Gas

esLey de Boyle P1V1 = P2V2

Ley Gral del PV = n R T

Edo gaseoso

Ley Combinada P1V1 = P2V2

T1 T2

Ley de Gay-Lussac P1 = P2

T1 T2

Ley de Charles V1 = V2

T1 T2

UnidadesPresiónAtm o mm HgVolúmenml o LTemperaturaK

UnidadesPresiónAtmVolúmenLTemperaturaK

n (moles) = g/PM

R = 0.0821 atm.L/ mol.K



Determinación de la masa molar

PV = nRT y n = mM

PV =mM RT

M = mPVRT



Determinación de la masa molar

PV = nRT y n = mM

PV =mM RT

M = mPVRT



Ley de Dalton de las presiones parciales

La presión total de una mezcla de gases es la suma de las presiones que cada gas ejercería si estuviera solo.



PT = PA + PBPT = nA RT + nB RT V V

PT = RT (nA + nB)

V

PT = nRT

V

PA nA RT / V

PT (nA + nB) RT / V=

nA

(nA + nB)= XA=

Fracción molar del gas

Ley de Dalton de las presiones parciales



PA = XA PT

XA + XB nA

(nA + nB) =

nB

(nA + nB)+ 1=

Fracción molar

PB = XB PT

La fracción molar es una cantidad adimensional que expresa la relación del número de moles de todos

los componentes presentes.





Monóxido de Carbono



¿Por que es Peligroso el CO?



Las fuentes naturales de generación son los proceso biológicos que ocurren en suelos o tormentas eléctricas

OXIDOS DE NITROGENOS EN LA ATMOSFERA



SO2

Emisiones debida a la actividad humana más de 80% de SO2 . Combustión , centrales térmica 16% calefacción, metalurgia y transporte



Los componentes gaseosos derivados de las emanaciones volcánicas que formaron la atmósfera primitiva

La formación de la atmósfera es un proceso de evolución que tiene 4.500 millones de años

En su forma primitiva debió estar compuesta por una parte de las emanaciones volcánicas, producto de la erupción del magma

Vapor de agua

H2O

Dióxido de carbono

CO2

Sulfuro de hidrógeno

H S2Cloruro de

hidrógeno

HCl

NitrógenoN2



1 Encendemos una cerilla y a continuación la apagamos.

2 Introducimos la cerilla recién apagada en un frasco con oxígeno.

3 La llama aparece de nuevo con mayor intensidad.

El oxígeno es el componente del aire que permite que los materiales ardan.

El oxígeno



OTROS GASES DEL AIRE

Nitrógeno .Poco reactivo, reduce lo efectos de O2 , más abundante en la naturaleza

Gases Nobles menos reactivos





Contaminación Contaminación Atmosférica.Atmosférica.



Refinería/plantas químicas

Automóviles

Fábricas

Ozono

COV,

NOx

COV,

NOx

COV,

NOx

Partículas Finas

NOx SOx,

NOx,

Partículas

Camiones, autobuses,locomotoras

SOx,

NOx,

PartículasSOx, NOx, CO

Partículas

SOx, NOx,

Partículas

SOx, NOx, Partículas

Smog

COV = Compuestos Orgánicos Volátiles

NOx= Óxidos de Nitrógeno

SOX =Óxidos de Azufre

¿Cómo se da el fenómeno de la Contaminación atmosférica ?



¿Qué es la Contaminación Atmosférica?

• Agentes Contaminantes.

• Contaminación Natural.

• Contaminación Artificial (antropogénica).



Ejemplos Agentes Contaminantes

Producido por Efectos

Dióxido de Carbono (CO2)

Combustiones completas de combustibles.

Concentraciones: Aumento del Efecto Invernadero.

Monóxido de Carbono (CO)

Combustión incompleta de combustibles fósiles.

Puede ser mortal: disminuye el transporte de O2 en la sangre.

Óxidos de Azufre

(SO2 y SO3)

Combustión de azufre y combustibles que lo tienen.

Irritan las vías respiratorias.

Causan la lluvia ácida.

Óxidos de Nitrógeno

(NO y NO2)

Combustión de combustibles fósiles a T.


Causan la lluvia ácida.

Hidrocarburos La volatilización de combustibles (ej: gasolina).

Reaccionan con otros gases en la atmósfera formando sustancias cancerígenas.

Ozono (O3) La combustión de gasolina en convertidores catalíticos.


Cancerígeno.

Material Particulado Humos en general Enfermedades pulmonares.



Tipos de agentes Contaminantes:

• Contaminantes Primarios.

• Contaminantes Secundarios.

O3



Problemas Ambientales

• Smog Urbano.• Smog Fotoquímico.

NO2 (g) NO (g) + O (g)

O (g) + O2 (g) O3 (g)

• Destrucción de la Capa de Ozono.Gases clorofluorocarbonos (CFC)

CF2Cl2 + UV CF2Cl· + Cl·

Cl· + O3 ClO· + O2

ClO· + O· Cl· + O2

UV

UV



NIEBLA FOTOQUIMICA



Problemas Ambientales: Lluvia Ácida.





Problemas Ambientales: Efecto Invernadero.







ELEMENTOS DEL CLIMA: LA TEMPERATURA

La Tierra irradia hacia el espacio una cantidad de calor igual a la que recibe.

EstratosferaSol

Radiación reflejada por la atmósfera y las

nubes 35%

Radiación absorbida por las nubes y el polvo atmosférico 15%

50%

La Temperatura es el grado de calor que tiene la atmósfera.

El aparato que la mide es el Termómetro en º C.



ELEMENTOS DEL CLIMA: PRECIPITACIONES.

Al igual que ocurre si pulverizamos agua sobre un cristal, al unirse las gotitas de agua que hay en las nubes, se forman gotas de mayor tamaño que caen en forma de lluvia.

Si las nubes se encuentran a gran altura, al disminuir la temperatura, se forman cristalitos de hielo.

Al unirse estos cristalitos, caen en forma de copos de nieve.



Según sea la causa las precipitaciones pueden ser:

- De convección: producidas por calentamiento y ascenso de masas de aire.

- Orográficas: las montañas obligan a ascender la masa de aire, se expande y enfría, produciendo lluvia.

- De frente: si una masa de aire frío entra en contacto con una masa cálida, esta última asciende sobre la fría, se expande, se enfría y se produce la lluvia.

6 C 16 C

Aire caliente y seco

Aire templado y húmedo

2000 m

1000 m

0 m

ELEMENTOS DEL CLIMA: PRECIPITACIONES.



ELEMENTOS DEL CLIMA: HUMEDAD.

Se define humedad como el contenido de vapor de agua en el aire.

El higrómetro es el instrumento utilizado para medir la humedad del aire.

Cuando se calienta, el aire sube. A medida que asciende, va enfriándose y el vapor de agua se condensa en pequeñas gotas o cristales de hielo.

Las nubes son aire cargado de finas gotas de agua.



ELEMENTOS DEL CLIMA: PRESIÓN ATMOSFÉRICA Y VIENTOS.

El viento es el movimiento de las masas de aire con respecto a la superficie terrestre.

DIRECCIÓN DE LOS VIENTOS

En los lugares que asciende el aire, disminuye la presión originando un centro de bajas presiones o borrascas (B). Hay inestabilidad y se suelen producir precipitaciones.

La veleta es el instrumento que indica la dirección del viento.

El anemómetro es el instru-mento utilizado para medir la velocidad del viento expresada en nudos o en m/s.

1 nudo = 0,5 m/s

En los lugares que desciende el aire, aumenta la presión formando un anticiclón (A)Hay estabilidad atmosférica y se suele hacer buen tiempo.



LOS VIENTOS LOCALES

SENTIDO DE LAS BRISAS

Brisa diurna

En la superficie terrestre, las masas de aire se desplazan desde las zonas de altas presiones hacia las de bajas presiones.

Los vientos son movimientos de masas de aire entre diferentes puntos como consecuencia de las diferencias de presión.

Los movimientos de aire más característicos son las brisas, cuyo origen se debe a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra.

Tierra (cada vez más

caliente)

Brisa nocturna

Tierra (cada vez

más fría)



LOS VIENTOS

¿Por qué se mueve el aire?

Airecaliente El aire se calienta en contacto con

la superficie terrestre y sube.

Alejado de la superficie, el aire se enfría y baja.

Airefrío

El Sol es el responsable del movimiento del aire atmosférico, (de la suave brisa marina y de los vientos huracanados).



ELEMENTOS DEL CLIMA: PRESIÓN ATMOSFÉRICA.

Las isobaras son líneas imaginarias que unen puntos de la misma presión.

B A 1024 mb

1020 mb1016 mb

1012 mb

1008 mb

1004 mb

1000 mb

996 mb

La presión disminuye

La presión aumenta

Isobaras

VARIACIÓN DE LA PRESION EN BORRASCAS Y ANTICICLONES

Hay altas presiones (anticiclones) cuando los valores superan los 1013 mb, y bajas presiones (borrascas) en caso contrario. Los valores de la presión atmosférica varían con la altitud, situación geográfica y el tiempo.

Aire Julio 31 Julio[1]

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