Electricidad y Electrónica

El término gas proviene del griego, 
χαοσ (khaos, o jaos), el caos, o desorden, por oposición
a 
κοσμοσ, el cosmos, u orden. La palabra la inventó Jean-Baptiste van Helmont (1577–1644) en
el siglo XVII, para designar cuerpos que hasta
ese momento se llamaban aires, o espíritus.
12
Hoy se sabe que un gas es un conjunto de par-
tículas, o moléculas, separadas entre sí por
espacio vacío. Las moléculas se encuentran
en movimiento de rotación, vibración y trasla-
ción, y rebotan entre ellas, contra las paredes
del recipiente en que esté contenido el gas, y
contra cualquier otro cuerpo sólido o líquido
que  encuentren  en  su  camino.  El  efecto  de
esos choques es la presión del gas. Y el movi-
miento de traslación de las moléculas, se co-
rresponde con la temperatura.
13
Por ejemplo, el aire que respiramos es una
mezcla de gases, como indica la tabla. El que
más abunda es el nitrógeno, con 2,15
10
22 
mo-
léculas por litro, distantes entre sí unos 3,6 na-
nómetros, equivalentes a unos diez diámetros
moleculares. Sus velocidades promedian los
500  metros  por  segundo.  Las  moléculas  se
atraen entre sí, y se ejercen mutuamente otros
diversos tipos de interacciones. Cuando la tem-
peratura del gas es elevada, la energía cinética de traslación de sus moléculas es grande, y la
atracción molecular apenas se manifiesta. En cambio, a temperaturas más bajas, las velocidades
de las moléculas son comparativamente pequeñas, y entra en acción la atracción entre ellas,
hasta que el gas se convierte en líquido, o en sólido.
Por ejemplo, si enfriamos aire, lo primero que se observa es que el gas de agua presente se
convierte en líquido: los vidrios y superficies lisas se empañan. Si el enfriamiento prosigue, se
E l e c t r i c i d a d   y   e l e c t r ó n i c a
278
Apéndice II. 
Propiedades de los gases
G
ASES DEL AIRE
Nitrógeno (N
2
)
Oxígeno (O
2
)
Argón (Ar)
Vapor de agua (H
2
O)
Dióxido de carbono (CO
2
)
Neón (Ne)
Helio (He)
Metano (CH
4
)
Criptón (Kr)
Hidrógeno (H)
Óxido Nitroso (N
2
O)
Xenón (Xe)
Ozono (O
3
)
Óxido de Nitrógeno (NO
2
)
Yodo (I)
Monóxido de carbono (CO)
Amoniaco (NH
3
)
C
ONCENTRACIÓN
(%)
78,084
20,946
0,934
0,4
0,033
0,001818
0,000524
0,0001745
0,000114
0,000055
0,00005
910
-6
710
-6
210
-6
110
-6
trazas
trazas
12  
Todavía se les dice bebidas espirituosas a las de alta graduación (precisamente porque despiden gases alcohólicos);
también se le decía espíritu de petróleo al éter, y espíritu de sal al ácido clorhídrico.
13  
En un gas monoatómico (esto es, compuesto por moléculas de un solo átomo cada una) la temperatura del gas
se relaciona con la energía cinética media de sus moléculas (E
C
= ½ m.v
2
), mediante la fórmula E
C
= k.T, donde T
es la temperatura absoluta, en kelvin, y k es la constante de Boltzmann, 1,3806504×10
–23
J.K
−1
.mol
−1
, o bien
0,08205746 l.at K
−1
.mol
−1
(litro atmósfera sobre kelvin mol).
Representación de un
átomo de carbono 12,
adoptado  como  pa-
trón de masa atómica.
(6 n + 6 p + 6 e).
Un  mol,  o  molécula
gramo,  es una canti-
dad de 6,0221417
10
23
partículas. Es aproxi-
madamente  la  canti-
dad  de moléculas que
hay en dos gramos de
hidrógeno  molecular
(o en un gramo de hi-
drógeno atómico); en
16 gramos de oxígeno;
y,  exactamente,  la
cantidad  de  átomos
que hay en 12 gramos
de  carbono  12.  Un
átomo de carbono 12
se  compone  de  seis
protones, seis neutro-
nes y seis electrones.
l
Programa
de 
Stark
D e s i g n
para simu-
lar el com-
p o r t a -
miento  de
los gases. A tempera-
turas elevadas (bolitas
veloces), las molécu-
las chocan, y se sepa-
ran.  Al  disminuir  la
temperatura,  quedan
adheridas; el gas con-
densa, y cristaliza.
l
Apéndice:Maquetación 1  06/10/2010  03:23 a.m.  Página 278

---

condensan también, en forma de líquido, los demás gases del aire. Para mencionar sólo los más
abundantes, el que se condensa a una temperatura mayor es el dióxido de carbono, o hielo seco,
a los –57 °C; si-gue el nitrógeno, a –196 °C; el argón, a –185,7 °C; el oxígeno, a –183 °C; el neón,
a –246,09 °C, y el helio, a –268,94 °C.
Para separar esos diversos gases, y aprovecharlos con fines industriales y medicinales, se
comprime el aire a unas 200 atmósferas. Al hacerlo, aumenta su temperatura, como lo compro-
bamos al accionar un inflador de bicicleta. Cuando se lo deja enfriar, el aire, que era gaseoso,
se licua; y en el momento de abrir el recipiente, se evapora lentamente y permanece líquido,
mientras su temperatura disminuye hasta estabilizarse en 196 grados bajo cero, que mantiene
mientras quede nitrógeno.
En ese estado se lo puede guardar durante muchas horas en un termo cuyo tapón tenga una
pequeña abertura, para que no estalle.
14  
El nitrógeno se evapora antes que el oxígeno, porque
hierve a una temperatura menor.
15
G
AS IDEAL Y GAS DE
V
AN DER
W
AALS
Se llama gas ideal un gas cuyas moléculas se suponen de tamaño nulo; por tanto sólo chocan
contra las paredes del recipiente, y no entre ellas; y además, las moléculas no se ejercen fuerzas
entre sí. Cuando la temperatura es bastante alta, o la presión suficientemente baja, los gases ver-
daderos se comportan aproximadamente como un gas ideal. El aire, por ejemplo, a presiones y
temperaturas no muy alejadas de las normales, se aparta un dos o tres por ciento del comporta-
miento ideal. En los cursos elementales se le da mucha importancia a este concepto, porque per-
mite la ejercitación con fórmulas sencillas; pero en ambientes tecnológicos se prefiere el trabajo
con fórmulas más complejas, y apropiadas para los casos reales; por ejemplo las del gas de Van
der Waals, que tiene presente tanto el tamaño de las moléculas, como las fuerzas que se ejercen.
A la izquierda, la ecuación de estado de un gas ideal, a la derecha, la de un gas de Van der
Waals, que describe los gases reales más acertadamente la ecuación para los gases ideales.
R es la constante universal de los gases, 8,3149
10
3
J/(kg.K.mol); v = M/
 (cociente de la
masa molecular en unidades atómicas, y la densidad, rho, respectivamente) es el volumen es-
pecífico molar en m
3
/(kg.mol); p es la presión en pascales; T, la temperatura en kelvin; a y b son
constantes diferentes para cada gas, ambas nulas para un gas ideal. La constante a del oxígeno
vale 138 n.m
4
/(kg.mol)²; la del agua, 580 n.m
4
/(kg.mol)²; la constante b para los mismos gases vale
0,0318 y 0,0319 m
3
/(kg.mol), respectivamente. La cantidad n es el número de moléculas kilogramo,
o mil veces el número de moles del gas.
Cualquiera de las dos fórmulas anteriores, con diferente precisión, nos dicen que si se com-
prime un gas, y se mantiene su temperatura, la presión aumenta.
16 
C
OMPRESIÓN ADIABÁTICA
Adiabática significa que durante esa compresión, el gas no intercambia calor con el am-
2 7 9
A p é n d i c e s
pV = nRT
a
v
2
(v - b) = RT 
(p +       )
14  
Si se pone un poco de aire líquido en una botella de bebida gaseosa, y se la cierra con su tapa, al cabo de uno o dos
minutos la botella estalla ruidosamente. El experimento es peligroso, y se recomienda no hacerlo; se lo menciona
aquí justamente para señalar el riesgo de cerrar herméticamente un termo que contenga aire líquido.
15 
Cuando se utiliza nitrógeno líquido, no hay que confiar en que sea siempre una sustancia inerte; podría condensar el
oxígeno del ambiente, que es muy oxidante, y hasta explosivo, si entra en contacto con una brasa. 
16 
Si se impide que el gas, mientras se lo comprime, ceda calor al ambiente (con un recipiente aislado térmicamente),
la temperatura del gas aumenta. 
El  argón,  que  integra
cerca  del  uno  por
ciento del aire, no re-
acciona químicamen-
te;  por  eso  se  lo  em-
plea para generar una
atmósfera inerte en la
unión de piezas que, si
se las soldara al aire,
se  oxidarían,  o    se
combinarían con el ni-
trógeno,  con  pérdida
de propiedades útiles.
En  el  esquema,  un
electrodo  de  tungs-
teno,  que  suelda  por
arco  eléctrico,  rode-
ado  de  un  tubo  que
sopla argón.
l
Encendedor neolítico,
en una versión mejo-
rada del que se usaba
hace diez mil años. Se
coloca una viruta en el
extremo del pistón, se
lo introduce en el mor-
tero, y se comprime el
aire atrapado con un
golpe de puño. Tal co-
mo ocurre en un motor
gasolero, el combusti-
ble  se  inflama  con  la
temperatura  alcan-
zada durante la com-
presión.  Sale  una
brasa,  que,  soplada
junto  con  otras,  en-
cienden  por  fin  una
llama. 
l
Apéndice:Maquetación 1  06/10/2010  03:23 a.m.  Página 279

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