EL ESTADO GASEOSO DE LA MATERIA
El “estado gaseoso” de la materia es una forma de la materia
en el que sus partículas se encuentran en un alto estado de energía, lo que hace que éstas vibren
rápidamente, que experimenten una fuerte repulsión entre sí, y que tiendan a
separarse lo más posible con un desplazamiento vectorial de gran velocidad
hacia direcciones aleatorias.
El estado gaseoso, junto con el plasma, es el estado más
abundante en el universo, con algunas trazas de materia sólida, debido a que en su
gran mayoría abundan fundamentalmente el Hidrógeno y
el Helio.
Las partículas de los gases cambiarán su dirección por acción
de la gravedad, al interactuar con otras partículas, o con campos electromagnéticos, u otra
forma de energía externa.
Las partículas de gas cargadas electromagnéticamente con
la misma polaridad se repelen, mientras que las partículas cargadas con
polaridad opuesta se atraen.
El estado gaseoso se reconoce como un estado de la materia
entre el estado líquido(menores niveles de
energía) y el plasma (mayores niveles de energía). Debido a que las
partículas de un gas están ampliamente separadas entre sí, tendrán uniones
intermoleculares más débiles que los líquidos y los sólidos.
Cuando las partículas de un gas pierden energía en forma de calor, se condensarán o lacearán pudiendo
transformarse en líquidos.
Por otra parte, si las partículas de un gas aumentan su nivel
de energía, por tanto su vibración, perderán sus electrones y pasarán al estado
de materia llamado plasma.
Las partículas del estado gaseoso están prácticamente libres y
tienen un alto nivel de energía, suficiente para conservar sus electrones y
posiblemente hacer interacciones con otras partículas, generalmente para
reaccionar o deslizarse a través de ellas, por lo que se dice que los gases
fluyen de zonas con mayor presión hacia zonas de menor presión.
El comportamiento de los gases varía de acuerdo a la estructura del
núcleo sus partículas, su simetría, su tamaño, su masa atómica, la cantidad de
energía cinética en sus partículas, las características de carga
electromagnética y de su campo electrostático, así como de sus uniones
electromagnéticas con otras partículas (en caso de compuestos).
Mientras más sencilla sea su estructura molecular y menor sea
su reactividad (gases nobles monoatómicos como helio o
en compuestos simples como el metano delgas
natural) su comportamiento se acerca más al ideal de un gas. Los gases
como el butano del gas natural, debido a su composición molecular más
compleja tienen un comportamiento mucho menos ideal, por lo que para describir
su comportamiento se requiere hacer consideraciones más complejas.
A temperatura y presión del ambiente, los ejemplos de
gases pueden ser elementos como el hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno, cloro, fluor y los gases nobles, pero también pueden ser
compuestos como el dióxido de carbono,
dióxido de nitrógeno, ozono, propano o mezclas como el aire.
Si un gas no está confinado, sus partículas se dispersarán a
gran velocidad lo más posible hacia el espacio (no hasta el infinito) sin una
forma definida hasta que pierdan suficiente energía cinética por interacción
con otros campos electromagnéticos o colisión con otras partículas, que
cambiarán su curso o permitirán su condensación.
La temperatura de cualquier sistema físico está relacionada al
movimiento de las partículas que lo componen.
La velocidad de la partícula de gas es proporcional a su
energía en cantidad de calor. La temperatura de un gas se mide en relación a la
energía cinética promedio de sus partículas en movimiento.
Al añadir energía en forma de calor a las partículas de un gas, éstas
aumentarán su energía cinética, por tanto la velocidad de su movimiento y
vibración, aumentando la posibilidad de interacciones y colisiones con las
paredes del recipiente contenedor (aumentando la presión en el recipiente que
si es flexible aumentará su volumen) y con otras partículas alrededor
(aumentando la reactividad).
Debido a la gran repulsión que existe entre las partículas de
un gas, éstas tenderán a separarse, por lo que dejarán enormes espacios entre
ellas, permitiendo que los gases confinados puedan comprimirse fácilmente en
gran medida.
El término “presión en los gases” se refiere a la fuerza
promedio por unidad de área que ejerce el gas en la superficie de su
contenedor.
Las moléculas de un gas colisionan elásticamente entre sí y
contra las paredes del recipiente que las contiene, contra las que ejercen una
presión permanente.
La presión es la suma de los componentes normales de fuerza
ejercido por las partículas impactando en las paredes del contenedor, dividido
por el área de la superficie de la pared.
Cuando las partículas de un gas tienen una carga magnética o
una fuerza intermolecular, se influenciarán gradualmente entre sí a medida que
se reduzca el espacio entre ellos.
La gravedad actuará en las partículas de los
gases. Su influencia siempre actuará, pues las partículas de gases están
compuestas de materia, pero será perceptible cuando sus partículas conformen
masas de cierto volumen y cuando sus cargas electromagnéticas queden anuladas
por cargas electromagnéticas de polaridad inversa.
Los gases son reactivos químicamente debido a que las
partículas se encuentran en movimiento continuo, colisionando entre sí,
facilitando el contacto y la posible interacción con otras sustancias. Esta
circunstancia dificulta encontrar gases en estado puro en la naturaleza.
Si el gas queda contenido en un recipiente, sin importar la
cantidad de sustancia dentro del contenedor, sus partículas tenderán a
distribuirse para ocupar la totalidad del espacio a gran velocidad y tomar la
forma del recipiente contenedor, con una densidad uniforme, incluso en la
presencia de gravedad.
El comportamiento de un gas en un sistema cerrado está
relacionado con la presión, el volumen y la temperatura de forma similar en una
gran variedad de condiciones por lo que para comprender su comportamiento se
han realizado modelos simplificados que relacionan estas variables en “gases
ideales”.
En general, se dice que el volumen de los gases será
inversamente proporcional a la presión.
Si la presión se mantiene constante, el volumen que ocupa el
gas será directamente proporcional a su temperatura.
A un volumen constante, la presión de un gas será directamente
proporcional a su temperatura.
Los gases tienen baja densidad y baja viscosidad. La
viscosidad de los gases se presenta por cuanto pueden adherirse a otras
moléculas conformando una capa en la superficie de un objeto en movimiento y
deslizándose a través de ella, generando resistencia y fricción.
En la superficie del objeto en movimiento, las partículas de
un gas se adhieren de forma estática, añadiéndose a la forma del objeto y
conformando una nueva forma y una nueva superficie que interactuará con el
resto de la molécula a medida que el cuerpo se acerca.
Este comportamiento cambia con respecto a la velocidad del
objeto en movimiento.
