La deducción de las leyes de los gases a partir de la teoría


Todos los gases, idealmente, se comportan en forma similar ante los cambios de presión y temperatura. La cantidad de gas en determinado recipiente contribuye a determinar la presión en su interior y esa presión P, junto con la temperatura T y el volumen V del recipiente. Por lo tanto son aquellas que describen las relaciones entre las variables:

Presión, Volumen ,Temperatura y n(cantidad de materia o moles).

En las siguientes leyes enunciadas se mostraran las variables anteriormente mencionadas:

Ley de Boyle-Mariotte


En 1662, Robert Boyle, llevó a cabo un estudio de los gases, la cual dice:

Si se mantiene constante la temperatura, el volumen de un gas varía en proporción inversa a la presión absoluta, por lo tanto la presión absoluta por el volumen es constante.

Describe la relación entre las variables de P y V es decir:

Si la presión aumenta, el volumen disminuye. Si la presión disminuye, el volumen aumenta.


PV=K que es igual a P1V1=P2V2 donde:
P=presión
V=volumen
K=constante de proporcionalidad



Figura 1 La presión absoluta por el volumen es constante



Ejemplo:

La expansión de los globos meteorológicos, estos globos en la superficie de la tierra tienen un diámetro aproximadamente de 2m y al subir a presiones mas bajas , llegan a expandirse del tamaño de un casa.

Figura 2.Representación gráfica de la ley de boyle.


En la gráfica de P contra V da como resultado la hipérbola característica que corresponde a la ecuación de la ley. Si se repite el experimento a temperaturas diferentes se genera una familia de hipérbolas, y debido a que la temperatura es constante a lo largo de cada línea, éstas curvas se denominan isotermas. Como la energía interna de un gas sólo es función de la temperatura, en un proceso isotérmico de un gas la variación de la energía interna es cero. Figura 2





 Ley de Charles

En 1787 el francés J. Charles sin proponérselo fue el primero en subir en un globo cuando su ayudante lo soltó por accidente y fue el inventor del globo aerostático de hidrógeno.

Cuando se mantiene constante la presión, el volumen de determinada cantidad de cualquier gas varía en forma directa con la temperatura termodinámica.

Describe la relación entre las variables de VyT es decir:

Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye. Figura 3


V/T=K que es igual a V1/T1=V2/T2 donde:

V=volumen
T=temperatura absoluta
K=constante de proporcionalidad

Figura 3 Relación proporcional entre el volumen
y la temperatura absoluta de una masa



Ley de Gay-Lussac

En 1802 Gay-Lussac con sólo encerrar un gas en un matraz y obturando con un líquido el conducto por donde se ejerce la presión atmosférica y posteriormente calentando un poco el conjunto observó el aumento de volumen del gas, afirmando que:


Cuando se mantiene constante el volumen, la presión absoluta de determinada cantidad de cualquier gas varía en relación directa con la temperatura termodinámica.

Describe la relación entre las variables de PyT es decir:


Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.Figura 4.


P/T=K que es igual a P1/T1=P2/T2 donde:

P=presión
T=temperatura
K=constante de proporcionalidad

Figura 4 La presión es directamente proporcional a la
temperatura absoluta a volumen constante



Por ultimo,deducidas las leyes anteriores se puede concluir lo siguiente:

1.- Toda la materia está formada por partículas y en el caso de los gases, estás se encuentran en movimiento constante y en todas direcciones.

2.-En los gases, las partículas están alejadas entre si, y al estar en movimiento lo hacen a altas velocidades y sin rumbo fijo.

3.-La energía cinética media de las partículas es proporcional a la temperatura absoluta del gas.

4.-Los choques de las partículas son elásticos, es decir que al chocar las partículas contra otras o contra el recipiente que las contiene, estás rebotan sin perder su energía.

5.-El gas a bajas temperaturas se comprime y a grandes temperaturas se expande.