Leyes de los gases

Las leyes de los gases estudian las relaciones existentes entre tres variables: presión, volumen y temperatura.

El volumen y la temperatura son dos variables que ya hemos estudiado, por lo que ahora nos centraremos en el

concepto de presión.

En Física se entiende por presión la fuerza por unidad de superficie; esto significa que se calcula

haciendo la división:

‚ La unidad de presión es el: newton/m2,[ N/m2] que recibe el nombre de “pascal” (símbolo

Pa).

| Otras unidades de presión más utilizadas son la atmósfera (atm), los milímetros de mercurio mmHg) y el

bar.

1 atm = 760 mmHg = 101325 Pa = 1’013 bar ; 1 mb = 100 Pa = 1hPa

! Las leyes de los gases hacen referencia a la relación que hay entre dos de las variables citadas cuando se

mantiene constante la tercera. Estas leyes han sido establecidas experimentalmente.

A temperatura constante: Ley de Boyle-Mariotte

El inglés Robert Boyle y el francés Edme Mariotte desarrollaron en el

siglo XVII estudios referentes a gases y ambos llegaron a una misma

conclusión:

Si tenemos una cantidad fija de gas, a una temperatura también fija, existe una relación entre la presión y el volumen de ese gas.

Esa relación se expresa en la ley de Boyle-Mariotte:

La presión del gas multiplicada por su volumen es una constante.

Es decir, la presión y el volumen de una cantidad fija de gas, a una

temperatura constante, varían de tal forma que el producto P • V tiene

siempre el mismo valor; el volumen varía de una forma inversamente proporcional a la presión ).

La fórmula anterior también puede ser expresada de la manera siguiente,

Donde, P1 es la presión inicial (en el instante 1), V1 es el volumen inicial.

P2 es la presión final (en el instante 2) y V2 es el volumen final.

Por este motivo los buceadores cuando ascienden a la superfi cie, dado que

va disminuyendo la presión, deben eliminar aire va que el volumen de los

pulmones no puede aumentar.

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A presión constante: Ley de Gay-Lussac

Esta ley, enunciada por el francés Louis Joseph Gay-Lussac, dice que si la cantidad de gas y la presión son constantes, las variaciones en el volumen del gas son directamente proporcionales a las variaciones en la temperatura.

Fíjate en la figura 3.2: es una recta que

representa como cambia el volumen al

cambiar la temperatura. Si la prolongamos,

observamos que corta al eje horizontal en un

punto. Ese punto corresponde a una

temperatura de -273 °C.

Esta temperatura representa un límite. No

es posible disminuir más la temperatura. Ese

valor de -273 °C se llama cero absoluto de temperatura y constituye el origen de otra escala de temperaturas,

llamada escala absoluta o escala Kelvin.Como el cero absoluto se encuentra 273 grados por debajo del cero

centígrado, la temperatura en la escala Kelvin se obtiene añadiendo 273 al valor de la temperatura centígrada: T (K) = t

(°C) + 273.

Este concepto de temperatura absoluta nos permite

expresar de una manera fácil la ley de Gay-Lussac, diciendo que

V1 el volumen inicial, T1 la temperatura absoluta inicial, y V 2 y T2 el

volumen y la temperatura absoluta final.

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A volumen constante: Ley de Charles

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Si la cantidad de gas y el volumen ocupado son constantes, las variaciones de presión son directamente proporcionales

a las variaciones de temperatura.

Esto equivale a decir

que la presión es

directamente proporcio-

nal a la temperatura

absoluta. Esta ley la

podemos escribir como:

Expresión que podemos escribir como:

LEY GENERAL DE LOS GASES

Si combinamos el conjunto de leyes anteriores podemos escribir una

relación que engloba a todas las anteriores:

Esta fórmula la podemos expresar de la manera siguiente:

Donde : P1 = presión inicial ; V1 = volumen inicial ; T1 = temperatura inicial

P2 = presión final ; V2 = volumen final ; T2 = temperatura final.

Con esta ley podemos averiguar el cambio que sufre una cantidad fija de gas al modificar las condiciones en las

que se encuentra, es decir, si se modifican a la vez las tres variables.

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