Leyes de los gases

Las tres leyes generales son: La Ley de Boyle-Mariotte, La Ley de Charles y La Ley de Gay-Lussac.

Estas tres leyes se refieren a cada una de las variables. Y estas son Presión, Volumen y Temperatura.

Ley de Boyle-Mariotte

La Ley de Boyle-Mariotte es una ley de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas a temperatura constante. En 1662 Boyle descubrió que la presión que ejerce un gas dentro de un sistema cerrado es inversamente proporcional a su volumen mientras la temperatura se mantenga constante.

RECUERDA

Mira atentamente la manera de resolver los ejercicios.

Ejemplo:

Calcular el volumen inicial de un gas a una temperatura constante al recibir una presión de 5 atm, si su volumen final´es de 3.4 litros a una presión de 2.5 atmósferas.

Solución:

En los problemas de Boyle - Mariotte, es importante verificar primeramente las variables con las que se identifica dicha ley, tal como la presión y el volumen. En este claro ejemplo tenemos tanto a la presión inicial, así como la presión final, y el volumen final, y lógicamente el que nos faltaría sería el volumen inicial. Comencemos anotando los datos.

Datos:

$\displaystyle {{P}_{1}}=5atm$

$\displaystyle {{P}_{2}}=2.5atm$

$\displaystyle {{V}_{2}}=3.4l$

Como la incógnita, o variable a encontrar es el volumen inicial, entonces

$\displaystyle {{V}_{1}}=\frac{{{P}_{2}}{{V}_{2}}}{{{P}_{1}}}$

Ahora sustituimos nuestros datos en la fórmula:

$\displaystyle {{V}_{1}}=\frac{{{P}_{2}}{{V}_{2}}}{{{P}_{1}}}=\frac{\left( 2.5atm \right)\left( 3.4l \right)}{5atm}=1.7l$

Es decir que nuestro volumen inicial es de 1.7 litros

Respuesta: El gas tenía un volumen inicial de 1,7 litros

Ley de Charles

A finales del siglo XVIII, el inventor y científico francés Jacques Alexandre César Charles estudió la relación entre el volumen y la temperatura de un gas a presión constante . Los resultados de ciertos experimentos llevaron a Jacques Alexandre César Charles a formular una ley bien conocida. Se afirma que:

Para una masa fija de gas a presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura Kelvin.

Eso significa que, por ejemplo, si duplica la temperatura, duplicará el volumen. Si reduce a la mitad la temperatura, reducirá a la mitad el volumen.

ATENTI!!! Los problemas de Charles se trabajan en escala absoluta.

Ejemplo

El volumen de una muestra de oxígeno es 2.5 litros a 50°C ¿Qué volumen ocupará el gas a 25°C, si la presión permanece constante.

Analizamos el problema y lo que hacemos primero es reunir nuestros datos.

Datos:

$�_{1} =$ V1= 2.5 litros

$�_{1} =$ T1= 50°C + 273 = 323 K

$�_{2} =$ V2=?

$�_{2} =$ T2=25°C + 273 = 298 K

Respuesta: El gas alcanzará un volumen de 2,3 litros

$2 = \frac{(2.5 �) (298^{\circ} �)}{323^{\circ} �} = \frac{745}{323} � = 2.306 �$

Por lo que podemos observar que el volumen final será de 2,3 litros, esto afirma nuevamente que mientras la temperatura disminuya, el volumen disminuirá.

Ley de Gay-Lussac

Notables científicos, físicos y químicos dedicaron parte de su tiempo para poder entender mejor esta ley, pero fue Gay-Lussac un físico-químico de origen Francés, que estudió a fondo el comportamiento de los gases respecto a la relación entre la presión y la temperatura, su ley estable lo siguiente.

Si el volumen de una masa gaseosa permanece constante, la presión es directamente proporcional a su temperatura absoluta.

La ecuación o fórmula matemática de la Ley de Gay-Lussac tiene la siguiente forma:

Ejercicio resuelto:

Anotemos los datos de nuestro problema y veamos las variables que tenemos y la que nos hace falta, recordemos mantener a la temperatura en su escala absoluta, por lo que tenemos que convertir a Kelvin.

Datos: