Licuación de Gases

La materia se define como cualquier cosa que ocupa espacio y tiene masa. Los científicos modernos dividen la materia en dos categorías: propiedades físicas y propiedades químicas. La materia se clasifica en sólidos, líquidos o gases según sus propiedades físicas. Los sólidos incluyen cosas como azúcar, arena, hierro y rocas. El agua, la leche, la gasolina, el aceite, entre otros, son líquidos, mientras que el aire, el oxígeno y el vapor son gases. Al alterar la presión y la temperatura, un estado de la materia puede transformarse en otro. Aplicar presión y bajar la temperatura puede convertir un gas en líquido. Esto se trata en profundidad más adelante.

¿Qué son los Gases?

Toda la materia se puede clasificar en tres tipos según sus estados físicos: sólidos, líquidos y gases. Los gases comunes incluyen aire, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, dirust de carbono y otros. Cuando se compara con sólidos y líquidos, la distancia entre partículas en los gases es sustancialmente mayor. 

Un gas tiene espacios relativamente grandes entre sus partículas. La atracción entre las partículas de un gas es extremadamente débil. Como resultado, las partículas de gas pueden fluir libremente en cualquier dirección. Las posiciones de las partículas de gas, así como las distancias entre ellas, no son fijas. 

Las partículas de un gas tienen la energía cinética más alta. Como resultado, los gases tienen la disposición de partículas más desorganizada. Las partículas de un gas se mueven a gran velocidad en todas las direcciones debido a la tremenda energía cinética y las bajas fuerzas de atracción. Cuando las partículas de gas que se mueven rápidamente chocan con las paredes del recipiente, las partículas ejercen presión de gas. Como resultado, un gas ejerce presión sobre las paredes del recipiente. Cuando se coloca un gas en un recipiente vacío, se esparce rápidamente por el recipiente y lo llena por completo. Cuando se calienta un gas, las partículas del gas comienzan a moverse cada vez más rápido.

Algunas de las características de los gases son.

1. La forma del gas no es fija.
2. No existe tal cosa como un volumen fijo para un gas.
3. Dado que sus partículas están muy separadas y hay grandes espacios entre ellas, un gas se puede comprimir fácilmente.
4. Dado que las partículas de un gas están tan separadas, tiene una densidad extremadamente baja.
5. Un gas llena completamente sus recipientes porque sus partículas viajan a gran velocidad en todas las direcciones debido a la alta energía cinética y las bajas fuerzas de atracción.
6. Un gas fluye libremente porque sus partículas no tienen restricciones en su movimiento.

Cambiar la presión también puede modificar la condición física de la materia. Dicho de otro modo, la condición física de la materia puede alterarse aumentando o disminuyendo la presión. Los gases, por ejemplo, se pueden convertir en líquidos aumentando la presión y bajando la temperatura. Cuando se reduce la presión, algunos sólidos, como el dirust de carbono sólido, pueden transformarse en gases.

Licuefacción de Gases – Aplicando presión y bajando la temperatura

El proceso de licuefacción de gases es la transformación de sustancias de su estado gaseoso a su estado líquido. Los gases son un tipo de sustancia en la que las partículas suelen estar muy separadas, se mueven muy rápidamente y no tienen fuertes fuerzas de atracción entre ellas. Dentro de las partículas hay mucho espacio vacío y estas partículas tienen mucha energía cinética. Las partículas en los líquidos, por otro lado, están confinadas por fuerzas de atracción bastante fuertes y su energía cinética es menor que la de las partículas gaseosas.

Un gas se comprime en un pequeño volumen cuando se le aplica alta presión y se licua cuando se baja la temperatura. Como resultado, podemos argumentar que los gases pueden licuarse y convertirse en líquidos mediante compresión y enfriamiento. Esto ocurre de la siguiente manera.

• Un gas tiene mucho espacio entre sus partículas. Al confinar un gas en un cilindro y comprimirlo con un pistón, podemos minimizar el espacio o la distancia entre sus partículas. 
• El gas se comprime mucho en un volumen pequeño si se aplica suficiente fuerza o presión al pistón. Las partículas de gas se juntan tanto que comienzan a atraerse entre sí lo suficiente como para formar un líquido, y se dice que el gas se ha licuado. Cuando un gas se comprime excesivamente, se genera calor como resultado de la compresión . 
• Como resultado, se requiere enfriar los gases mientras se aplica presión para licuarlos con el fin de eliminar el calor generado durante la compresión. El enfriamiento ayuda a licuar el gas comprimido al bajar su temperatura. Como resultado, se puede deducir que aplicando presión y bajando la temperatura se pueden licuar los gases. 
• Dicho de otro modo, los gases se pueden licuar mediante compresión y enfriamiento. Antes de que ocurra la licuefacción por presión, el gas debe enfriarse por debajo de una temperatura particular. 
• Rutinariamente se vierte agua sobre los serpentines que transportan el gas comprimido para mantenerlos frescos. Al aplicar alta presión y bajar la temperatura, el gas amoníaco se puede licuar. Es decir, el gas amoníaco comprimido y enfriado se puede licuar. Como resultado, el cambio del estado de la materia de gas a líquido se puede lograr aumentando la presión y disminuyendo la temperatura.
• Como resultado, el aumento de la presión y la disminución de la temperatura pueden licuar los gases. Cuando se aplica presión a las partículas gaseosas, se agrupan y comienzan a atraerse entre sí. 
• Cuando aumenta la presión de un gas, sus moléculas se acercan más y su temperatura desciende, eliminando suficiente energía para hacer que pase de un estado gaseoso a un estado líquido. Cuando el gas se expone a altas presiones y bajas temperaturas, puede licuarse. La presión y la temperatura que se deben aplicar están determinadas por las fuerzas moleculares de las moléculas del gas. 

Sólido siendo convertido en Gas

• El cambio del estado de la materia de gas a líquido se puede lograr aumentando la presión y reduciendo la temperatura. Incluso es posible cambiar el estado de la materia bajando la presión y subiendo la temperatura. Tomemos, por ejemplo, el almacenamiento de dirust de carbono sólido o hielo seco a alta presión. 
• Esto se debe al hecho de que cuando se reduce la presión sobre el dirust de carbono sólido, se transforma instantáneamente en gas de dirust de carbono. Cuando una losa de dirust de carbono sólido se expone al aire, la presión sobre ella disminuye a la presión atmosférica normal, la temperatura aumenta y el gas de dirust de carbono comienza a formarse. 
• Como resultado, la transformación de dirust de carbono sólido en gas de dirust de carbono es un cambio en el estado de sólido a gas, que se inicia por una caída en la presión del aire y un aumento en la temperatura atmosférica. El dirust de carbono sólido es un tipo de hielo seco de color blanco. El dirust de carbono en forma sólida es una sustancia muy fría. Se utiliza para mantener frío el helado y para congelar las comidas. El hielo seco se define como dirust de carbono sólido que se convierte directamente en gas de dirust de carbono en lugar de derretirse para generar hielo ordinario similar a un líquido.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Por qué los gases no tienen forma y volumen fijos?

Responder:

Dado que las posiciones de sus partículas no son fijas, los gases no tienen una forma fija y los gases no tienen un volumen fijo porque los espacios entre sus partículas no son fijos.

Pregunta 2: Cuando se calienta un gas, ¿qué sucede?

Responder:

Cuando se calienta un gas, las partículas de gas comienzan a moverse más rápidamente.

Pregunta 3: ¿Por qué los gases ejercen presión sobre las paredes del recipiente?

Responder:

La presión ejercida por un gas es causada por colisiones de partículas de gas que se mueven rápidamente con las paredes del recipiente.

Pregunta 4: ¿Por qué el hielo seco es mucho más eficiente para enfriar que el hielo normal?

Responder:

El hielo seco puede producir temperaturas sustancialmente más bajas que el hielo ordinario. Como resultado, es mucho más efectivo para enfriar que el hielo ordinario.

Pregunta 5: En estado líquido y en estado gaseoso, ¿cómo están dispuestas las partículas?

Responder:

En estado líquido, la disposición de las partículas está menos organizada, y en estado gaseoso, la disposición de las partículas es inexistente.