Leyes de los gases


LOS GASES
Un gas es una porción de materia cuya forma y volumen son variables ya que se adaptan a la del recipiente que lo contiene, el cual ocupan totalmente.



LEYES DE LOS GASES





Robert Boyle, fue un científico que investigó los efectos que ocurren al cambiar la presión de un gas sobre su volumen a temperatura constante. Sus investigaciones lo llevaron a la siguienteconclusión:






En pocas palabras, “Al comprimir un gas, éste se reduce”
Matemáticamente se resume de la siguiente manera:



Donde P1= presión; V1 = Volumen inicial, P2 = presión final, V2 Volumen Final.

Ejemplo 1

Si 4.00 L de gas a 1.04 atm sufren un cambio de presión a 745 torr a temperatura constante, ¿Cuál es su Volumen Final?

Respuesta.
Los datos con los que se cuentason;
Volumen inicial del Gas = 4.00 L
Presión Inicial del Gas = 1.04 atm
Y Presión final del Gas = 745 torr

Inicialmente existe un problema, las unidades de la presión final con la inicial son distintas, y para seguir con la solución del problema, se deben trabajar en unidades iguales, por lo que la presión inicial se transformará a torr.
Si
1 atm => 760 torr
1.04 atm => Presión X torrLa presión inicial del gas en torr es :

1.04 atm (760torr/1atm) = 790 torr


El primer paso esta hecho

El segundo paso es aplicar la fórmula de Boyle.


Como nos interesa el valor final del volumen del gas, después de aplicar cierta presión, de la fórmula inicial se despeja V2 (volumen final), quedando la ecuación de la siguiente manera:


Sustituyendo los valores con los que secuenta en la ecuación se obtiene lo siguiente:

Presión Inicial (P1)
1.04 atm =>790 torr
Presión Final (P2)
745 torr
Volumen Inicial (V1)
4.24L
Volumen Final (V2)
¿?

V2 = ((790 torr) (4.00L))/475 torr = 4.24 L
Por lo que el volumen final es de 4.24L

Ejemplo 2.

Un globo inflado que tiene un volumen de 0,55 L a nivel del mar (1,0 atm) se eleva a una altura de 6,5 km,donde la presión es de cerca de 0,40 atm. Suponiendo que la temperatura permanece constante, ¿Cuál es el volumen final del globo?
Respuesta:
Condiciones iniciales: y
Condiciones finales: y
Usando la ecuación de la Ley de Boyle, se despeja , se tiene entonces:


Realiza el siguiente ejercicio.

Una muestra de gas ocupa 3.44 L¿Cuál será su nuevo volumen si su presión se duplica a temperatura constante?











Por lo anterior, se dice que si la presión es constante, la proporción que guarda una muestra dada de gas a cierto volumen y temperatura es igual a la misma proporción a cualquier otro volumen y temperatura. Matemáticamente se obtiene la siguiente ecuación de estado:






Lo que permite encontrarcualquier variable sin tener que medir todas.

Ejemplo 3.
Si 4.00 L de gas a 33 °C se transfieren a presión constante, ¿Cuál será el volumen final?

Respuesta:

Una de las características de la ley de Charles, es que la variable T, expresa temperaturas absolutas, es decir, grados Kelvin, por lo que el primer paso para resolver este problema es, cambiar los grados centígrados a gradoskelvin, recordando la siguiente ecuación:



Donde T representa grados Kelvin y (t) grados centígrados

Por lo tanto:

33°C + 273° = 306 K
66°C + 273° = 339 K



Según la ley de Charles:


Despejando el volumen final de la fórmula, es decir, V2 tenemos lo siguiente:

V2 = V1 T2 / T1 = (4.00L) (339 K)/(306 K) = 4.43 L


Ejemplo 4.

Si 2.00 L de gas a 0°C setransfieren a un recipiente de 1875 mL a presión constante, ¿Cuál será su temperatura Final?

Respuesta.

En éste caso, lo que se busca es la temperatura final, pudiendo ser inicial, del gas, por lo que se emplea el recíproco de la ley de Charles:






Y se despeja T2 que representa la temperatura final del gas, por lo que:

T2 = T 1. V2 / V1

Por lo tanto:

Se convierten los 0°C...