domingo, 1 de octubre de 2017

Ley de Gay-Lussa.Ley de Boyle.Gases.

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Ley de Gay-Lussac
Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece la relación entre la
 temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante.

Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto
 aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el 
recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.
Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la 
presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:



Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 
al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces
 la presión cambiará a P2, y se cumplirá:



que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.
Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. 
Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin.

Ejemplo:
Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su
temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión 
sea 760 mmHg?
Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:
T1 = (25 + 273) K= 298 K
Ahora sustituimos los datos en la ecuación:
970 mmHg
760 mmHg
------------
=
------------
298 K
T2
Si despejas T2 obtendrás que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo
 mismo -39.5 °C.

LEY DE GAY-LUSSAC

Cuando un gas experimenta una transformación a volumen constante, el cociente entre la presión y la temperatura absoluta, permanece constante, es decir: V = cte ; P/T = cte // P1/T1 = P2/T2

Por ejemplo:

En un recipiente de 5 L se introduce gas oxígeno a la presión de 4 Atm y se observa que su temperatura es 27ºC. ¿Cuál será su presión sí la temperatura pasa a ser de 127º C sin que varíe el volumen?

Planteamiento.

V1 = 5L
P1 = 4 Atm
T1 = 27ºC --> 300 ºK (27 + 273 = 300)

P2= ?
T2= 127ºC --> 400ºK

Problema.

4/300 = P2/400
4x400 = 300xP2
P2= 4x400/300
P2= 16/3
P2= 5,3 Atm
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Fábrica de gases


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Ley de Boyle
Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la 
misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta
 es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre 
de Ley de Boyle y Mariotte.
La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es
inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante
.Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a 
las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo
 contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la 
frecuencia de choques del gas contra las paredes.Cuando disminuye el volumen 
la distancia que tienen que recorrer las partículas es menor y por tanto se producen
 más choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presión.
Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen
 constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.
Como hemos visto, la expresión matemática de esta ley es:

(el producto de la presión por el volumen es constante)

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:
que es otra manera de expresar la ley de Boyle.
En primer lugar, vamos a comprobar la dependencia de la PRESIÓN del gas con el VOLUMEN
 del recipiente que ocupa,manteniendo constante la temperatura, es decir P=f(V) a t=constante, 
que en nuestra experiencia concreta será a 20ºC. Para ello iremos variando el volumen del
 recipiente (con émbolo) y, midiendo la presión del gas con un manómetro. Para que se mantenga
 latemperatura constante, tendremos que ceder energía al gas en forma de calor, al expansionar
 el gas y, absorber energía del gas en forma de calor al comprimirlo.
La experiencia realizada a temperatura constante parece
 indicarnos que la relación entre la Presión y el Volumen es inversamente proporcional.


Que la relación sea inversamente proporcional, significa que al hacer el volumen el doble, la presión
 se hace la mitad, que al hacer el volumen el triple, la presión se hace la tercera parte...Esto en 
matemáticas se expresa con la función y = k/x (o lo que es lo mismo y.x=K) que, en nuestro caso 
será P=k/V (o lo que es lo mismo P.V=k). Nos conviene pues, calcular los valores de P.V y ver
 si se obtiene siempre el mismo valor. Si esto ocurre, la relación será inversamente proporcional.
Los valores obtenidos en la anterior experiencia se observan en esta tabla
Ley de Boyle P.V =constante

Como hemos visto en la anterior experiencia simulada, manteniendo constantes el nº de 
partículas del gas y la temperatura, la presión P depende inversamente de V, es decir: Si el volumen 
se hace el doble, la presión se hace la mitad, si se hace el triple, la presión se hace la tercera
 parte... Esto se expresa, como Ley de Boyle. En general será:

boyle


"A temperatura constante, para una determinada cantidad de gas, el producto presión por volumen permanece constante".

La ley de Boyle, también podemos expresarla así:
boyle1
En nuestra experiencia concreta, la constante resulta ser 4,0 , por lo que la ley de Boyle en este caso concreto será : P.V = 4,0 . A otra temperatura la constante tendrá otro valor.

Robert Boyle (1627-1691)

Observar la gráfica correspondiente a esta ley para
 el caso P.V =5.4.

Con las leyes podemos hacer predicciones.







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