LEYES DE LOS GASES

 

1. Características:

·       No tienen volumen propio, ocupan el volumen del contenedor en el que se encuentren.

·       No tienen forma propia, también asumen la de su contenedor.

·       Pueden dilatarse y contraerse con cambios de temperatura.

·       Tienen gran fluidez.

·       Tienen alta difusión.

·       Además, los gases tienen viscosidad muy baja, densidad muy baja y su volumen se puede variar con la presión y la temperatura2. Sus partículas se encuentran alejadas unas de otras y se mueven de manera desordenada. Los gases son una de las formas de materia más abundantes en el Universo.

1.           LEY DE BOYLE

La ley de Boyle o ley de Boyle-Mariotte es aquella que expresa la relación entre la presión ejercida por o sobre un gas, y el volumen que ocupa este; manteniendo constante tanto la temperatura del gas, así como su cantidad (número de moles).

Ejemplo #1:

  Una muestra de oxígeno ocupa 4.2 litros a 760 mm de Hg. ¿Cuál será el volumen del oxígeno a 415 mm de Hg, si la temperatura permanece constante?

Solución:

Lo primero que vamos a analizar para la resolución del problema, son nuestros datos, saber que tenemos y que nos hace falta.

V1= 4.2 litros

P1= 760 mm de Hg.

P2= 415 mm de Hg.

V2= ?                                            

Despejando >> V2

V2=P1V1/P2

Sustituyendo nuestros datos.

V2=(760mmHg) (4.2l)/415mmHg=3192415l=7.69l

Por lo que nuestro volumen final es de   litros.

Ejercitación:

 Un gas ocupa 1.5 litros a una presión de 2.5 atm. Si la temperatura permanece constante, ¿Cuál es la presión en mm de Hg, si se pasa a un recipiente de 3 litros?

 

Ley de Charles

La ley de Charles o de Gay-Lussac, es una ley que describe la expansión de los gases al calentarse. Se llama también ley de los volúmenes. Una de las propiedades del estado gaseoso es que el volumen que ocupa un gas es directamente proporcional a la temperatura a presión constante. Cuya fórmula es:

V₁ / T₁ = V₂ / T₂

Ejemplo #1:

Se tiene un gas que ocupa un volumen de 750 cm³ a 25 ºC: ¿cuál será el  volumen que ocupa este gas a 37 ºC si se mantiene la presión constante?

Es necesario transformar las unidades de temperatura a kelvin:

T₁ en grados Kelvin = 25 ºC + 273,15 ºC = 298,15 K

T₂ en grados Kelvin = 37 ºC + 273,15 ºC =  310,15 K

Debido a que se conoce V₁ y las demás variables, se despeja V₂ y se calcula con la siguiente ecuación:

V₂ = V₁ · (T₂ / T₁)

= 750 cm³ · (310,15 K / 298,15 K)

= 780,86 cm³

Ejercitación:

¿Cuál sería la temperatura en grados centígrados a la que habría que calentar 3 litros de un gas a 32 ºC, para que su volumen se expanda a 3,2 litros?

2.2.3        Ley de Gay-Lussac

La ley de Gay-Lussac establece que la temperatura y la presión de un gas ideal son directamente proporcionales, asumiendo masa y volumen constantes, cuya fórmula es:

(P ₁ / T ₁ ) = (P ₂ / T ₂ )
P ₁ T ₂  = P ₂ T ₁

Ejemplo #1

Una lata de desodorante en aerosol tiene una presión de 3.00 atm a 25 ° C. ¿Cuál es la presión dentro de la lata a una temperatura de 845 ° C? Este ejemplo ilustra por qué no debería incinerar las latas de aerosol.

 

Primero, convierta las temperaturas Celsius a la escala Kelvin.
T ₁ = 25 ° C = 298.15 K
T ₂ = 845 ° C = 1118.15 K

Luego, inserte los números en la ley de Gay-Lussac y resuelva para P ₂.

P ₁ T ₂ = P ₂ T ₁
(3,00 atm) (1118 K) = (P ₂ ) (298 K)
P ₂ = (3,00 atm) (1118.15 K) / (298.15 K)
P ₂ = 11,25atm

 

Ejercitación :

Calentar un cilindro de gas a 250 K eleva su presión a 2,0 atm. ¿Cuál fue su temperatura inicial en Celsius, asumiendo que el gas comenzó a presión ambiente (1?0 atm)?

Ley combinada de los gases

La ley de los gases combinada es una ley de los gases ideales que combina la ley de Boyle, la ley de Charles, y la ley de Gay-Lussac. Establece que la relación entre el producto presión-volumen y la temperatura absoluta de un gas es una constante. Se permite que cambien la presión, el volumen y la temperatura, pero la cantidad de gas (número de moles) permanece sin cambios. Básicamente, la ley de los gases combinados es la ley de los gases ideales, excepto que le falta la ley de Avogadro. La ley combinada del gas no tiene un descubridor oficial, por lo que no tiene nombre.

La fórmula práctica de la ley de los gases combinados da las condiciones «antes y después» de un gas:

P ₁ V ₁ / T ₁ = P ₂ V ₂ / T ₂

Reorganizar las variables da:

P ₁ V ₁ T ₂ = P ₂ V ₂ T ₁

 

Ejemplo #1

 

Encuentre el volumen que ocupará  un gas a 760.0 mm Hg de presión y 273 K cuando se recolectan 2.00 litros a 745.0 mm Hg y 25.0 ° C.

Primero convierta 25.0 ° C a la escala Kelvin. Esto le da 298 Kelvin.

 

A continuación, inserte los valores en la fórmula de la ley de los gases combinados. El error más común que cometen los estudiantes es mezclar los números que van juntos. Anotar lo que le dan ayuda a evitar este error:

P ₁  = 745.0 mm Hg
V ₁  = 2.00 L
T ₁  = 298 K
P ₂  = 760.0 mm Hg
V ₂  = x (la incógnita que está resolviendo)
T ₂  = 273 K

 

Organiza la fórmula para resolver la incógnita:

P ₁ V ₁  / T ₁  = P ₂ V ₂  / T ₂
P ₁ V ₁ T ₂  = P ₂ V ₂ T ₁
V ₂  = (P ₁ V ₁ T ₂ ) / (P ₂ T ₁ )

Inserte los números:

V ₂  = (745,0 mm Hg · 2,00 L · 273 K) / (760 mm Hg · 298 K)
V ₂  = 1,796 L
V ₂  = 1,80 L

 

Ejercitación

Un gas ocupa un volumen de 520 mL a 25 °C y 650 mmHg de presión calcula el volumen que ocuparía el gas a 700 mmHg y 32 °C.