Gas
Un gas es uno de los cuatro estados más comunes de la materia. En un gas las moléculas se mueven libremente y son independientes unas de otras. Esto lo diferencia de un líquido, donde las moléculas están poco unidas. También es diferente de un sólido, donde los enlaces son fuertes y mantienen las moléculas unidas.
En un gas puro, cada molécula puede estar formada por un átomo individual. Puede ser elemental, donde cada molécula está formada por más de un átomo del mismo tipo unido. Pueden ser compuestos en los que las moléculas están formadas por muchos tipos de átomos juntos. Un ejemplo de gas monoatómico es el neón, un ejemplo de gas elemental es el hidrógeno y un ejemplo de gas compuesto es el dióxido de carbono.
Una mezcla de gases contiene una mezcla de cualquiera de los tipos anteriores, por ejemplo, el aire, que tiene un 78% de nitrógeno, un 20% de oxígeno y un 2% de argón y dióxido de carbono.
Los gases venenosos se utilizaron como armas químicas en la Primera Guerra Mundial, pero posteriormente se prohibieron. El gas natural es una mezcla natural de metano y otros gases.
Una ilustración de la forma aleatoria en que se mueven las moléculas de gas, sin estar unidas entre sí.
Características físicas
Todos los gases pueden fluir, como los líquidos. Esto significa que las moléculas se mueven independientemente unas de otras. La mayoría de los gases son incoloros, como el hidrógeno. Las partículas de gas se dispersan, o se difunden, para llenar todo el espacio de cualquier recipiente, como una botella o una habitación. En comparación con los líquidos y los sólidos, los gases tienen una densidad y una viscosidad muy bajas. No podemos ver directamente la mayoría de los gases porque no tienen color. Sin embargo, es posible medir su densidad, volumen, temperatura y presión.
Presión
La presión es la medida de la fuerza de empuje que ejerce algo sobre otro objeto. En un gas, suele ser el gas el que empuja el recipiente del objeto o, si el gas es pesado, algo dentro del gas. La presión se mide en pascales. Debido a la tercera ley de Newton, podemos cambiar la presión de un gas ejerciendo fuerza sobre el objeto que lo contiene. Por ejemplo, al apretar una botella con aire en su interior se presuriza (da más presión) al aire que hay dentro.
Cuando se habla de gas, la presión suele estar relacionada con el recipiente. Una gran cantidad de gas en un recipiente pequeño tendría una presión muy alta. Una pequeña cantidad de gas en un recipiente grande tendría una presión baja. El gas puede crear presión por sí mismo cuando hay mucha cantidad. El peso del gas crea presión sobre cualquier cosa que esté debajo de él, incluido otro gas. En un planeta, esto se llama presión atmosférica.
Temperatura
La temperatura de un gas es lo caliente o frío que está. En física se suele medir en kelvins, aunque en otros lugares se utilizan más los grados Celsius. En un gas, la velocidad media (lo rápido que se mueven) de las moléculas está relacionada con la temperatura. Cuanto más rápido se mueven las moléculas del gas, más chocan o se estrellan entre sí. Estas colisiones liberan energía, que en un gas se presenta en forma de calor. A la inversa, si la temperatura alrededor del gas se calienta, las partículas del gas convertirán la energía térmica en energía cinética, haciendo que se muevan más rápido y que el gas se caliente más.
Cambios de estado
Un gas puede pasar por dos cambios de estado diferentes. Si la temperatura es lo suficientemente baja, el gas puede condensarse y convertirse en líquido. A veces, si la temperatura es lo suficientemente baja, puede pasar por una deposición, en la que se convierte directamente en un sólido. Normalmente, un gas debe condensarse primero en un líquido, y luego congelarse para convertirse en un sólido, pero si la temperatura es muy baja puede saltarse la etapa de líquido y convertirse instantáneamente en sólido. Esto es lo que ocurre con la escarcha en el suelo en invierno. El vapor de agua (un gas) entra en el aire que está muy frío, y se convierte instantáneamente en hielo debido a la deposición.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un gas?
R: Un gas es uno de los cuatro estados de la materia en el que las moléculas se mueven libremente y no están unidas entre sí.
P: ¿En qué se diferencian las moléculas de un gas de las de un líquido?
R: En un gas, las moléculas no están unidas entre sí, mientras que en un líquido, las moléculas están poco unidas o se tocan.
P: ¿En qué se diferencian las moléculas de un gas de las de un sólido?
R: En un gas, los enlaces moleculares son débiles, mientras que en un sólido, los enlaces moleculares son fuertes y mantienen las moléculas unidas de una forma.
P: ¿Un gas tiene un solo volumen como un líquido o un sólido?
R: No, un gas puede expandirse hasta llenar el recipiente en el que se encuentra, a diferencia de un líquido o un sólido.
P: ¿Qué tipos diferentes de moléculas de gas existen?
R: Hay gases puros con átomos individuales, gases elementales con más de un átomo del mismo tipo unido, y gases compuestos con muchos tipos de átomos juntos.
P: ¿Puede nombrar un ejemplo de gas monoatómico?
R: Sí, un ejemplo de gas monoatómico es el neón.
P: ¿Qué es una mezcla de gases?
R: Una mezcla gaseosa contiene una mezcla de cualquiera de los tipos de gases mencionados anteriormente, como el aire, que es un 87% de nitrógeno, un 0,2% de oxígeno, un 13,7% de argón y dióxido de carbono en pequeñas cantidades.
