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Ley de Gay-Lussac
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
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 Ejercicios Actividades resueltas
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.
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:
"A temperatura constante, para una determinada cantidad de gas, el producto presión por volumen permanece constante".
La ley de Boyle, también podemos expresarla así:
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.
Observar la gráfica correspondiente a esta ley para
el caso P.V =5.4.
Con las leyes podemos hacer predicciones.
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