Gases

Bastián MaldonadoJavier Silva

IntroducciónEste estado de la materia ha sido estudiado a lo largo

del tiempo, y se ha logrado explicar su comportamiento a través de una serie de leyes, que han logrado explicar sus cambios tanto en volumen, presión y temperatura.

Han existido brillantes mentes científicas, que han intentado ahondar más en este tema, dichos personajes corresponden a John Dalton y Amadeo Avogadro.

No obstante, el comportamiento de los gases no se aleja de nuestra realidad, pues nuestro cuerpo trabaja con ellos a nivel de sistema respiratorio, el cual se ve sometido a distintas presiones, ya sean internas o externas.

Ley de DaltonCuestionándose sobre

como la atmósfera podía presentar tanta homogeneidad teniendo diferentes densidades en los gases que la componían, John Dalton inició una investigación, en la cual descubrió la Ley de las Presiones Parciales.

Esta Ley indica: "La presión total de una mezcla es igual a la suma de las presiones parciales que ejercen los gases de forma independiente“

Ptotal= P1+P2+P3… +Pn

Y las presiones parciales, de cada gas, serán:

Donde:n= número de moles del gas.R= constante de los gases.T= Temperatura del gas.V= Volumen del gas.

Ley de AvogadroEn el año 1808, el francés J.L. Gay Lussac realizó

una serie de experimentos, en los cuales mezcló diferentes volúmenes de gases que eran medidos en idénticas condiciones de temperatura y presión, los cuales reaccionaban entre sí. Al analizar sus resultados se dio cuenta de que dichos gases se combinaban en una proporción fija

“En cualquier reacción química los volúmenes de todas las sustancias gaseosas que intervienen en la misma, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, están en una relación de números enteros sencillos”.

Tres años más tarde (1811), Amadeo Avogadro, interpretó los resultados obtenidos por Gay-Lussac, enunciando la ahora conocida Ley de Avogadro, la cual dice que: “A igual de temperatura y presión, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas”.

De su ley se desprende el concepto de molécula, el cual es definido como la “agrupación más pequeña de átomos, iguales o diferentes, capaces de existir independientemente”, se da a entender que no existen los átomos individuales, sino que se encuentran distribuidos en moléculas elementales, que son de tipo diatómicas.

Observación: Se exceptúa el caso de los gases nobles, los

cuales eran desconocidos en la época

Avogadro planteó idea de un número fijo de partículas en un mismo volumen de cualquier sustancia en estado gaseoso. Usando como unidad de volumen el mol. A este número se le conoce como constante de Avogadro, pero pasaron más de 50 años antes de que se lograra obtener este valor:

Presión y pulmonesLa mecánica pulmonar:

En el proceso de inhalación el se contrae, desplazando junto con él a la pleura, aumenta el volumen de la cavidad pleural, a la vez, disminuye su presión, aumenta el volumen de los pulmones y cae en la presión alveolar.La presión atmosférica del exterior se desplazará hacia los alveolos para encontrar el equilibrio, con esto se genera el ingreso del oxígeno a los pulmones. Una vez que se logra el equilibrio, cesa la contracción del diafragma, e inicia el proceso de exhalación.

En el proceso de exhalación el diafragma se relaja, volviendo a su posición inicial, se reduce el volumen de la cavidad pleural, aumenta la presión, tanto en dicha cavidad, como en los pulmones y los alveolos.

Los gases contenidos en los pulmones son expelidos hasta restaurar el equilibrio entre el exterior y el interior. Una vez que se llega a este equilibrio, el diafragma comienza a contraerse nuevamente, volviendo a iniciar el proceso de inhalación.

Pulmones en altura: Como se expuso anteriormente, el proceso de respiración se basa en el principio de las diferencias de presión entre los pulmones y el exterior, por lo que, si a mayor altura la presión es menor, en el momento de la inspiración la diferencia entre presiones se verá reducida, entonces será una menor cantidad de gas la que ingresará a los pulmones. En cambio, al exhalar, la diferencia entre presiones será mayor, y una gran cantidad de gas será expelido de los pulmones.

Pulmones Bajo el Agua:En la inmersión: a mayor profundidad la presión es mucho mayor y el volumen de los pulmones se hará más pequeño. A una profundidad de 10 metros, el aire contenido en los pulmones reducirá su volumen en un 50%.Al momento de emerger, la presión irá en descenso y el volumen del aire contenido en los pulmones irá en aumento. Es de gran peligro el intentar contener el aire cuando se emerge hacia la superficie, los pulmones también incrementan su volumen, y se pueden experimentar daños severos.

Experimento 1: Botella que respiraAl estirar del guante se

incrementa el volumen de la botella y disminuye la presión en el interior de esta, por lo que entra aire y entra aire por la pajilla, lo que infla los globos (Inhalación).

Al empujar el guante decrece el volumen de la botella y aumenta la presión interna, por lo que el aire sale por la pajilla y los globos se desinflan.(Exhalación)

Experimento 2: Pulmones bajo el agua.Procedimiento1. Inflar un globo y sumergirlos 4 metros bajo el agua, no inflarlos mucho ni sumergirse demasiado. Realizar un descenso lento para poder observar que ocurre con el globo.2. Utilizando un tubo de oxígeno, inflar un globo debajo del agua y ascender, no inflar mucho el globo. Realizar un ascenso lento para poder observar lo que ocurre.3. Volver a inflar un globo bajo el agua, pero, al momento de ascender, dejar escapar constantemente pequeñas cantidades del gas.

ObservacionesCon el primer globo se puede observar como su volumen disminuye a medida que va descendiéndose.

Con el siguiente globo el proceso es el inverso, en lugar de ver como el volumen disminuye, el volumen aumenta. El tamaño del globo es mayor al llegar a la superficie.

En el caso del último globo, este mantiene un volumen constante.

ConclusiónA partir de este trabajo se ha podido comprender como

se enuncian las correspondientes leyes de Dalton y Avogadro, y se ha entendido la mecánica del sistema Respiratorio en base a las presiones que lo afectan.

De esta manera, leyes que antes parecían desconocidas y complejas se han podido explicar de una manera simple que ha facilitado su comprensión.

En el caso de los pulmones, conocer su mecánica no solo permite un mayor entendimiento, sino que ayuda a tomar precauciones en el momento de decidir si se desea realizar algún deporte como alpinismo o buceo, y tomar conciencia de las medidas adecuadas para protegerlos.