miércoles, 8 de octubre de 2008

CUESTIONARIO

¿COMPONENTES DEL AIRE?


¿COMPONENTES FISICOS DEL AIRE?


¿COMPONENTES QUIMICOS DEL AIRE?


¿CAPAS DE LA ATMOSFERA?


¿COMPONENTE MAS ABUNDANTE DEL AIRE?


¿COMPONENTE MENOS ABUNDATE EN EL AIRE?


¿CONTAMINANTES DEL AIRE?


¿SIGNIFICADO DE LAS SIGLAS IMECA?


¿FUNCION PRINCIPAL DE LOS IMECAS?


¿QUE ES UN GAS IDEAL?


EXPLICA LA TEEORIA CINETICA?


¿FORMULA GENERAL DE LOS GASES IDEALES?


LEY DE BOYLE


LEY DE CHARLES


LEY DE LUSSAC


LEY DE AVOGADRO

lunes, 29 de septiembre de 2008

EL AIRE


El AirePropiedades físicas y químicas del Aire
Propiedades físicas
Es de menor peso que
el agua.
Es de menor
densidad que el agua.
Tiene
Volumen indefinido.
No existe en el vacío.
Es incoloro, inodoro e insípido.
Propiedades químicas
Reacciona con la
temperatura condensándose en hielo a bajas temperaturas y produce corrientes de aire.
Esta compuesto por varios elementos entre ellos el
oxigeno (O2) y el dioxido de carbono elementos básicos para la vida.
Composición del
Aire puro
De acuerdo con la altitud, composición,
temperatura y otras características, la atmósfera que rodea a la Tierra y comprende las siguientes capas o regiones:
Troposfera. Alcanza una altura media de 12 km. (es de 7km. En los polos y de 16km. En los trópicos) y en ella encontramos, junto con el
aire, polvo, humo y vapor de agua, entre otros componentes.
Estratosfera. Zona bastante mente fría que se extiende de los 12 a los 50km de altura; en su capa superior (entre los 20 y los 50km) contiene gran cantidad de ozono (O3), el cual es de enorme importancia para la vida en
la tierra por que absorbe la mayor parte de los rayos ultravioleta del sol.
Mesosfera. Zona que se sitúa entre los 50 y los 100km de altitud; su
temperatura media es de 10 °C; en ella los meteoritos adquieren altas temperaturas y en su gran mayoría se volatilizan y consumen..
Ionosfera. Empieza después de los 100km. Y va desapareciendo gradualmente hasta los 500km de altura. En esta región, constituida por oxígeno (02), la
temperatura aumenta hasta los 1000°C; los rayos X y ultravioleta del Sol ionizan el aire enrarecido, produciendo átomos y moléculas cargados eléctricamente (que reciben el nombre de iones) y electrones libres.
Exosfera. Comienza a 500km. de altura y extiende más allá de los 1000km; está formada por una capa de helio y otra de
hidrogeno. Después de esa capa se halla una enorme banda de radiaciones (conocida como magnetosfera) que se extiende hasta unos 55000km de altura , aunque no constituye propiamente un estrato atmosférico.
El
aire limpio y puro forma una capa de aproximadamente 500 000 millones de toneladas que rodea la Tierra, de las su composición es la siguiente:
Componente
Concentración aproximada
Nitrógeno
(N)
78.03% en volumen
Oxígeno
(O)
20.99% en volumen
Dióxido de Carbono
(CO2)
0.03% en volumen
Argón
(Ar)
0.94% en volumen
Neón
(Ne)
0.00123% en volumen
Helio
(He)
0.0004% en volumen
Criptón
(Kr)
0.00005% en volumen
Xenón
(Xe)
0.000006% en volumen
Hidrógeno
(H)
0.01% en volumen
Metano
(CH4)
0.0002% en volumen
Óxido nitroso
(N2O)
0.00005% en volumen
Vapor de Agua
(H2O)
Variable
Ozono
(O3)
Variable
Partículas

Variable

Contaminación atmosférica
La contaminación del aire es uno de los
problemas ambientales más importantes, y es resultado de las actividades del hombre. Las causas que originan esta contaminación son diversas, pero el mayor índice es provocado por las actividades industriales, comerciales, domesticas y agropecuarias.
Los principales contaminantes del aire se clasifican en:
PRIMARIOS
Son los que permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de evaluación de la
calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas.
SECUNDARIOS
Son los que han
estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono (O3).
A nivel nacional, la contaminación atmosférica se limita a las zonas de alta
densidad demográfica o industrial. Las emisiones anuales de contaminantes en el país son superiores a 16 millones de toneladas, el 65% es de origen vehiculaar.
En la ciudad de México se genera 23.6% de dichas emisiones, en Guadalajara el 3.5%, y en Monterrey el 3%. Los otros centros industriales del país generan el 70% restante.
PARTES POR MILLON (PPM)
Para determinar la concentración de una substancia química en un
volumen se utilizan las partes por millón de partes iguales. Cada millonésima parte de este volumen, correspondiente a la substancia de nuestro interés, se considera una parte por millón de la substancia.
Las PPM se utilizan para determinar concentraciones muy pequeñas de
gases en la atmósfera.
PARTES POR BILLON (PPB)
Para determinar la concentración de substancia química en un
volumen se utilizan las partes por billón. Se divide el volumen en un billón de partes iguales. Cada billonésima parte de este volumen, correspondiente a la substancia de nuestro interés, se considera una parte por billón de la substancia.
Las PPM se utilizan para determinar concentraciones muy pequeñas de
gases en la atmósfera.
PARTICULAS SUSPENDIDAS EN SU FRACCION RESPIRABLE (PM-10)
Criterios para evaluar la
calidad del aire
150 ug/m³ (microgramos sobre metro cubico) en un promedio de 24 horas.
Características del contaminante
Partícula sólidas o líquidas dispersas en la atmósfera (su diámetro va de 0.3 a 10 um) como polvo, cenizas, hollín, partículas metálicas,
cemento o polen. La fracción respirable de PST, conocida como PM-10, está constituida por aquellas partículas de diámetro es inferior a 10 micras, que tienen la particularidad de penetrar en el aparato respiratorio hasta los alvéolos pulmonares.
Fuentes principales
Combustión industrial y doméstica del carbón, combustóleo y diesel;
procesos industriales; incendios; erosión eólica y erupciones volcánicas.
Efectos principales
Salud: Irritación en la vías respiratorias; su acumulación en los pulmones origina
enfermedades como silicosis y la asbestosis. Agravan el asma y las enfermedades cardiovasculares.
Materiales: Deterioro en
materiales de construcción y otras superficies.
Vegetación: Interfieren en la fotosíntesis.
Otros: Disminuyen la visibilidad y provocan la formación de nubes.
En general los principales contaminantes como: Monóxido de carbono, Ozono, Dióxido de Nitrógeno, Dióxido de Azufre, Hidrocarburos, plomo, y otros provocan demasiados
problemas estos se miden en grados imecas lo cual se explicará después del cuadro de los contaminantes.
Unidades Empleadas para el Monitoreo de la
Calidad del Aire
PARÁMETRO
CLAVE
UNIDAD
RED
Monóxido de Carbono
CO
PPM

Dióxido de azufre
SO2
PPM

Dióxido de nitrógeno
NO2
PPM
MONITOREO AUTOMATICO
Ozono
O3
PPM

Oxido de nitrógeno
NOX
PPM

Acido sulfhídrico
H2S
PPM

Partículas menores a 10 micras
PM-10
ug/m³

Partículas suspendidas totalmente
PST
ug/m³

Plomo
Pb
ug/m³

Cobre
Cu
ug/m³
MONITOREO MANUAL
Fierro
Fe
ug/m³

Cadmio
Cd
ug/m³

Níquel
Ni
ug/m³

Temperatura
TMP
°C

Humedad Relativa
RH
% de Hum. Rel
MONITOREO METEOROLOGICO
Velocidad del viento
WSP
metros por segundo

Dirección del viento
WDR
grados

Indice Metropolitano de la
Calidad del aire
El índice de la
calidad del aire, se define como un valor representativo de los niveles de contaminación atmosférica y sus efectos en la salud, dentro de una región determinada.
El IMECA consta de
algoritmos de cálculo fundamentales; el primero, para la obtención de subíndices correspondientes a diferentes indicadores de la calidad del aire; y el segundo, para la combinación de éstos en un índice global.
El primero involucrara la utilización de
funciones segmentadas basadas en dos puntos de quiebra principales. Esos puntos fueron obtenidos a partir de los criterios mexicanos de la calidad del aire, así como de niveles para los que ocurren daños significativos a la salud. Al primero se le asigno el valor de 100 y al segundo de 500; entre estos dos puntos se definieron tres más, cuyo objetivo es clasificar el intervalo en diferentes términos descriptivos de la calidad del aire.

La función principal del IMECA es mantener informada a la población sobre la calidad del aire en la Ciudad de México, así como observar el
comportamiento de los distintos contaminantes y comparar la calidad del aire entre zonas que utilicen índices similares.
IMECA
CALIDAD DEL AIRE
EFECTOS
0-100
Satisfactoria.
Situación favorable para la realización de todo tipo de actividades.
101-200
No Satisfactoria.
Aumento de molestias en personas sensibles.
201-300
Mala
Aumento de molestias e intolerancia relativa al ejercicio.
301-500Indice Metropolitano de la
Calidad del aire
El índice de la
calidad del aire, se define como un valor representativo de los niveles de contaminación atmosférica y sus efectos en la salud, dentro de una región determinada.
El IMECA consta de
algoritmos de cálculo fundamentales; el primero, para la obtención de subíndices correspondientes a diferentes indicadores de la calidad del aire; y el segundo, para la combinación de éstos en un índice global.
El primero involucrara la utilización de
funciones segmentadas basadas en dos puntos de quiebra principales. Esos puntos fueron obtenidos a partir de los criterios mexicanos de la calidad del aire, así como de niveles para los que ocurren daños significativos a la salud. Al primero se le asigno el valor de 100 y al segundo de 500; entre estos dos puntos se definieron tres más, cuyo objetivo es clasificar el intervalo en diferentes términos descriptivos de la calidad del aire.

La función principal del IMECA es mantener informada a la población sobre la calidad del aire en la Ciudad de México, así como observar el
comportamiento de los distintos contaminantes y comparar la calidad del aire entre zonas que utilicen índices similares.
IMECA
CALIDAD DEL AIRE
EFECTOS
0-100
Satisfactoria.
Situación favorable para la realización de todo tipo de actividades.
101-200
No Satisfactoria.
Aumento de molestias en personas sensibles.
201-300
Mala
Aumento de molestias e intolerancia relativa al ejercicio.
301-500
Muy Mala
Aparición de diversos síntomas e intolerancia al ejercicio.
IMECA
Satisfactorio
No Satisfactorio
No Satisfactorio
Malo

0-100
101-150
151-200
201-300
OXIGENO Y COMBUSTION
Combustión es sinónimo de oxidación y, como ya se indicó consiste en la unión del
oxigeno con la substancia combustible.
Los combustibles pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos:
Sólidos: carbonos, lignitos, coques, maderas y residuos combustibles de
procesos de fabricación.
Líquidos:
alcohol, petróleo, sus derivados, y algunas veces breas.
Gases:
gas natural (el que sale de la tierra) y gases fabricados con obtenidos principalmente del carbón.
La presencia del oxígeno (
gas) pone de manifiesto su propiedad de comburencia. La combinación de este con otros elementos se llama oxidación.
Cuando las oxidaciones son rápidas y generan en poco
tiempo gran cantidad de energía calorifica y luminosa, se denominan combustiones. Para que la combustión se realice combustible sustancia que puede arder al combinarse rápidamente con el oxigeno dando como resultado luz y calor, y un comburente, el cual es un elemento o sustancia que al combinarse químicamente con otro, provoca la combustión de este.
SEPARACION DE
GASES EN UNA MEZCLA
Una de las características de una mezcla es la de ser una unión aparente y que para comprobar este hecho podemos aplicar diferentes
procedimientos de separación de mezclas .



Aire


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«Aire» redirige aquí. Para otras acepciones véase Río Aire.
Para el estilo folclórico sudamericano, véase
Aire (danza).
Se denomina aire a la mezcla de
gases que constituye la atmósfera terrestre, sujetos alrededor de la Tierra por la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta, es particularmente delicado y está compuesto en proporciones ligeramente variables por sustancias tales como el nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (variable entre 0-7%), ozono, dióxido de carbono, hidrógeno y algunos gases nobles como el criptón o el argón, es decir, 1% de otras sustancias.



Propiedades del aire

Composición de la atmosfera terrestre (tomada en Diciembre de 1987). El gráfico inferior representa los gases menos comunes que componen el 0.038% de la atmósfera. Los valores están redondeados para la ilustración.
Artículo principal:
Atmósfera terrestre
La atmósfera terrestre se divide en cuatro capas de acuerdo a la altitud, temperatura y composición del aire: troposfera, estratosfera, mesosfera y termosfera. La presión o peso del aire disminuye con la altitud.
Las capas más importantes para el análisis de la
contaminación atmosférica son las dos capas más cercanas a la Tierra: la troposfera y la estratosfera. El aire de la troposfera es el que interviene en la respiración y está compuesto, aproximadamente, por un 78,08% de nitrógeno (N2), un 20,94% de oxígeno (O2), un 0,035% de dióxido de carbono (CO2) y un 0,93% de gases inertes como el argón y el neón. En esta capa, de 7km de altura en los polos y de 16km en los trópicos, se encuentran las nubes y casi todo el vapor de agua. En esta capa se producen todos los fenómenos atmosféricos que originan el clima. Más arriba, aproximadamente a 25 kilómetros de altura, en la estratosfera, se encuentra la importante capa de ozono que protege a la Tierra de los rayos ultravioletas (UV).
En relación a esto, vale la pena recordar que, en términos generales, un
contaminante es una substancia que está "fuera de lugar", y que un buen ejemplo de ello puede ser el caso del gas ozono (O3). Cuando este gas se encuentra en el aire que se respira, ­es decir, bajo los 25 kilómetros de altura habituales­, es un contaminante que tiene un efecto dañino para la salud, por lo que en esa circunstancia se le conoce como "ozono troposferico u ozono malo". Sin embargo, el mismo gas, cuando está en la estratosfera, forma la capa que protege de los rayos ultravioletas del Sol a todas las formas de vida en la Tierra, por lo cual se le identifica como "ozono bueno".
Véase también:
Capa de ozono y Ozono

Propiedades físicas


Expansión: Aumento de volumen de una masa de aire al verse reducida la presión ejercida por una fuerza o debido a la incorporación de calor.
Contracción: Reducción de volumen del aire al verse presionado por una fuerza, pero este llega a un límite y el aire tiende a expandirse después de ese límite.
Fluidez: Es el flujo de aire de un lugar de mayor a menor concentración sin gasto de energía
Presión atmosférica: Fuerza que ejerce el aire a todos los cuerpos.
Volumen: Es el espacio que ocupa el aire.
Masa
Densidad: Es de 1.18*10-³ g/cm³
Propiedades de la mezcla
Psicrometría

Composición


Actualmente se conoce con bastante exactitud la composición del aire. Éstos pueden ser divididos en:
Componentes fundamentales:

nitrógeno (78,1%) y el oxígeno (20,9%)y vapor de agua %(varia entre o-7%)
Componentes secundarios:
gases nobles y dióxido de carbono(1%).
Contaminantes:
Monóxido de nitrógeno, dioxido de carbono, metano, dióxido de azufre, dióxido de nitrógeno, amoníaco y monóxido de carbono.
Componentes universales:
agua (en sus 3 estados) y polvo atmosférico (humo, sal, arena fina, cenizas, esporas, polen, microorganismos, etc.).
Las proporciones de vapor de agua varían según el punto geográfico de la tierra.
Las proporciones de estos gases se pueden considerar exactas más o menos a 25 km de altura.



La Ecuación de Estado
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en
moles) de un gas ideal es:

Donde:
= Presión
= Volumen
= Moles de gas.
=
Constante universal de los gases ideales
= Temperatura en Kelvin.

La Ecuación de Estado para gases reales
Haciendo una correccion a la ecuación de estado de un gas ideal, es decir, tomando en cuenta las fuerzas intermoleculares y volumenes intermoleculares finitos, se obtiene la ecuaciòn para gases reales, tambien llamada ecuacion de
Van der Waals:

Donde:
= Presión del gas ideal
= Volumen del gas ideal
= Moles de gas.
=
Constante universal de los gases ideales
= Temperatura.
y son Constantes determinadas por la naturaleza del gas con el fin de que haya la mayor congruencia posible entre la ecuaciòn de los gases reales y el comportamiento observado experimentalmente.

Valores de R en diferentes unidades
Valores de R

Teoría cinética molecular
Desarrollada por
Ludwig Boltzmann y Maxwell. Nos indica las propiedades de un gas ideal a nivel molecular.
Todo gas ideal está formado por pequeñas partículas esféricas llamadas moléculas.
Las moléculas gaseosas se mueven a altas velocidades, en forma recta y desordenada.
Un gas ideal ejerce una presión continua sobre las paredes del recipiente que lo contiene, debido a los choques de las moléculas con las paredes de éste.
Los choques moleculares son perfectamente elásticos. No hay pérdida de energía cinética.
No se tienen en cuenta las interacciones de atracción y repulsión molecular.
La
energía cinética media de la translación de una molécula es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Ecuación general de los gases ideales
Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles (n) es constante; n=cte), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la
presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.


Procesos gaseosos particulares
Procesos realizados manteniendo constante un par de sus cuatro variables (n, p , V, T), de forma que queden dos; una libre y otra dependiente. De este modo, la fórmula arriba expuesta para los estados 1 y 2, puede ser operada simplificando 2 o más parámetros constantes. Según cada caso, reciben los nombres:

Ley de Boyle-Mariotte
Artículo principal:
Ley de Boyle-Mariotte
También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de materia constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión:
(n, T ctes.)


Leyes de Charles y Gay-Lussac
Artículo principal:
Ley de Charles y Gay-Lussac
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados de sus experimentos, basados en los que Jacques Charles hizo en el 1787. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.

Proceso isobaro (de Charles)
(n, P ctes.)


Proceso isocoro (de Gay-Lussac)
(n, V ctes.)


Ley de Avogadro
Esta ley fue expuesta por
Amedeo Avogadro en 1811 y complementaba a las de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que:
(T, P ctes.)

Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos. Una forma alternativa de enunciar esta ley es:
El volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal a una temperatura y presión dadas siempre es el mismo.
Un
mol de cualquier gas ideal a una temperatura de 0 °C (=273,15 K) y una presión de 1013,25 hPa ocupa un volumen de exactamente 22,4 litros.


EL AIRE




La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas hipotético formado por partículas puntuales, sin atracción ni repulsión entre ellas y cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía cinética). Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta temperatura.
Empíricamente, se observan una serie de relaciones entre la
temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales, deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.




La Ecuación de Estado
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en
moles) de un gas ideal es:

Donde:
= Presión
= Volumen
= Moles de gas.
=
Constante universal de los gases ideales
= Temperatura en Kelvin.

La Ecuación de Estado para gases reales
Haciendo una correccion a la ecuación de estado de un gas ideal, es decir, tomando en cuenta las fuerzas intermoleculares y volumenes intermoleculares finitos, se obtiene la ecuaciòn para gases reales, tambien llamada ecuacion de
Van der Waals:

Donde:
= Presión del gas ideal
= Volumen del gas ideal
= Moles de gas.
=
Constante universal de los gases ideales
= Temperatura.
y son Constantes determinadas por la naturaleza del gas con el fin de que haya la mayor congruencia posible entre la ecuaciòn de los gases reales y el comportamiento observado experimentalmente.

Valores de R en diferentes unidades
Valores de R

Teoría cinética molecular
Desarrollada por
Ludwig Boltzmann y Maxwell. Nos indica las propiedades de un gas ideal a nivel molecular.
Todo gas ideal está formado por pequeñas partículas esféricas llamadas moléculas.
Las moléculas gaseosas se mueven a altas velocidades, en forma recta y desordenada.
Un gas ideal ejerce una presión continua sobre las paredes del recipiente que lo contiene, debido a los choques de las moléculas con las paredes de éste.
Los choques moleculares son perfectamente elásticos. No hay pérdida de energía cinética.
No se tienen en cuenta las interacciones de atracción y repulsión molecular.
La
energía cinética media de la translación de una molécula es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Ecuación general de los gases ideales
Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles (n) es constante; n=cte), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a la
presión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.


Procesos gaseosos particulares
Procesos realizados manteniendo constante un par de sus cuatro variables (n, p , V, T), de forma que queden dos; una libre y otra dependiente. De este modo, la fórmula arriba expuesta para los estados 1 y 2, puede ser operada simplificando 2 o más parámetros constantes. Según cada caso, reciben los nombres:

Ley de Boyle-Mariotte
Artículo principal:
Ley de Boyle-Mariotte
También llamado proceso isotérmico. Afirma que, a temperatura y cantidad de materia constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión:
(n, T ctes.)


Leyes de Charles y Gay-Lussac
Artículo principal:
Ley de Charles y Gay-Lussac
En 1802, Louis Gay Lussac publica los resultados de sus experimentos, basados en los que Jacques Charles hizo en el 1787. Se considera así al proceso isobárico para la Ley de Charles, y al isocoro (o isostérico) para la ley de Gay Lussac.

Proceso isobaro (de Charles)
(n, P ctes.)


Proceso isocoro (de Gay-Lussac)
(n, V ctes.)


Ley de Avogadro
Esta ley fue expuesta por
Amedeo Avogadro en 1811 y complementaba a las de Boyle, Charles y Gay-Lussac. Asegura que en un proceso a presión y temperatura constante (isobaro e isotermo), el volumen de cualquier gas es proporcional al número de moles presente, de tal modo que:
(T, P ctes.)

Esta ecuación es válida incluso para gases ideales distintos. Una forma alternativa de enunciar esta ley es:
El volumen que ocupa un mol de cualquier gas ideal a una temperatura y presión dadas siempre es el mismo.
Un
mol de cualquier gas ideal a una temperatura de 0 °C (=273,15 K) y una presión de 1013,25 hPa ocupa un volumen de exactamente 22,4 litros.