Leyes de los gases y Termodinamica

Ley de Boyle-Mariotte
La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gasmantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

donde  es constante si la temperatura y la masa del gas permanecenconstantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante  para poder hacer uso de la ley: si consideramos las dos situaciones de la figura, manteniendo constante la cantidad de gas y la temperatura, deberá cumplirse la relación:

donde:





Además si despejamos cualquier incógnitase obtiene lo siguiente:





Esta ley es una simplificación de la ley de los gases ideales o perfectos particularizada para procesos isotérmicos de una cierta masa de gas constante.
Junto con la ley de Charles, la ley de Gay-Lussac, la ley de Avogadro y la ley de Graham, la ley de Boyle forma las leyes de los gases, que describen la conducta de un gas ideal. Las tres primeras leyes puedenser generalizadas en la ecuación universal de los gases.

Experimento de Boyle
Para poder comprobar su teoría, Boyle hizo el siguiente experimento: Introdujo un gas en un cilindro con un émbolo y comprobó las distintas presiones al bajar el bolo. A continuación hay una tabla que muestra algunos de los resultados que obtuvo este fenomeno:
Experimento de Boyle
×
P (atm)
V (L)
P · V

0,5
6030

1,0
30
30

1,5
20
30

2,0
15
30

2,5
12
30

3,0
10
30
Si se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al aumentar el volumen, la presión disminuye. Por ello se usa una diagonal isotérmica para representarlo en una grafica. , aumenta y que al multiplicar  y  se obtiene  atm·L.









Ley De Charles
La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Leyde Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a unapresión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.
En esta ley, Jacques Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura elvolumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debido al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.
La ley fue publicada primero por Gay Lussac en 1875, pero hacía referencia al trabajo no publicado deJacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.
Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes directamente proporcionales en la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".

volumen sobre temperatura : grados kelvindonde:
V es el volumen.
T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin).
k es la constante de proporcionalidad.
Además puede expresarse como:

donde:
= Volumen inicial
= Temperatura inicial
= Volumen final
= Temperatura final
Despejando T1 se obtiene:

Despejando T2 se obtiene:

Despejando V1 es igual a:

Despejando V2 se obtiene:

Un buen experimento para demostrar estaley es el de calentar una lata con un poco de agua, al hervir el agua se sumerge en agua fría y su volumen cambia.














Ley de Gay-Lussac

La ley de Gay-Lussac1 dice:
Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante:

donde:
P es la presión
T es la temperatura...