Leyes de los gases

TEMA

2:

LOS GASES Y SUS LEYES DE
COMBINACIÓN

1-LAS LEYES DE LOS GASES
En el siglo XVII comenzó a investigarse el hecho de que los gases, independientemente de su naturaleza, presentan un
comportamiento similar ante los cambios de presión y temperatura. De estos estudios y otros posteriores surgieron las
leyes de los gases.

1.1-LEY DE BOYLE
Las propiedades del aire y de la presiónatmosférica fueron ampliamente investigadas por el irlandés Robert Boyle.
El dispositivo que usó para estudiar la compresibilidad de los gases era muy sencillo. Consistía en un largo tubo de
vidrio doblado en forma de jota y cerrado por el extremo más corto. Boyle vertió mercurio por el brazo más largo e,
inclinando un poco el tubo para que el aire pasase de ese extremo al corto,
consiguióque el mercurio quedara a la misma altura en ambos lados. De ese
modo la presión del aire encerrado se igualaba a la atmosférica. A esta presión
P1 le correspondía un volumen V1. posteriormente, Boyle siguió añadiendo
mercurio hasta que la diferencia de altura entre los dos brazos fue de 76 cm. En
estas condiciones, la presión sobre el brazo pequeño, P2, se había incrementado
en 1 atm, es decirse había duplicado hasta 2 atm y el volumen ocupado por el
aire encerrado ,V2, se había comprimido hasta la mitad con respecto al inicial.

P2 = 2 ⋅ P1

V2 =

V1
2

A Temperatura constante, el volumen que ocupa una masa de gas es
inversamente proporcional a la presión que ejerce dicho gas sobre las
paredes del recipiente que lo contiene.
Matemáticamente, esta Ley puede expresarse dela siguiente forma:

V=K⋅

1
P

⇒ P ⋅V = K

(Ecuación de una hipérbola donde K es la constante de proporcionalidad)
Si consideramos un mismo gas en dos condiciones diferentes se obtiene:

P1 ⋅ V 1 = P2 ⋅ V 2

Según esto, otro enunciado de la Ley de Boyle sería:
A temperatura constante, el producto de la presión por el volumen de una masa de gas permanece también
constante.
Atemperaturas y presiones no excesivamente altas, la mayoría de los gases cumplen esta ley.

1.2-LEY DE CHARLES Y GAY- LUSSAC
A comienzos del siglo XIX había mucha afición a volar en globos aerostáticos. Charles fue uno de los pioneros en
este tipo de vuelos y realizó numerosas investigaciones sobre el calentamiento de volúmenes de gases. Las conclusiones
que obtuvo le llevaron a publicar una leyque relacionaba volúmenes con la temperatura. Sus conclusiones fueron
corroboradas por su compatriota Guy - Lussac para una amplia muestra de gases, por eso la Ley de Charles también es
conocida como Ley de Gay- Lussac.
Observaron que, al aumentar 1ºC la temperatura de un gas, se producía un aumento o dilatación de 1/273 por cada
unidad de volumen. Es decir, si tenemos un volumen Vo a unadeterminada temperatura y la aumentamos 1ºC, el nuevo
volumen será:

1 
 1 

V = V0 + V0 ⋅ 
 es decir V = V0 ⋅ 1 +

 273 
 273 
t 

V ´= V0 ⋅ 1 +

 273 

Si la temperatura aumenta en t grados

Si consideramos el mismo gas a dos temperaturas diferentes (t1 y t2) , sus volúmenes serán:

t 

V1 = V0 ⋅ 1 + 1 
 273 
⇒

V1 t1 + 273
=
V2 t 2 + 273

t 
V2 = V0 ⋅ 1 + 2 
 273 
Si en lugar de considerar la escala centígrada de temperaturas t, consideramos la nueva escala T en la que T= t +
273, podemos escribir:

V1 T1
=
V2 T2

o

V1 V2
=
T1 T2

A presión constante, el volumen de una masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta. (

V = K ´⋅ T que es la ecuación de una recta de pendiente K´)

ESCALAABSOLUTA DE TEMPERATURAS O ESCALA KELVIN
Para una masa determinada de gas y a una presión fija, al representar las relaciones volumen- temperatura obtenidas
el resultado será una recta. Si a continuación cambiamos la presión y volvemos a
representar la nueva relación volumen- temperatura, obtendremos otra recta de
distinta pendiente. Lord Kelvin, observó que al prolongar las distintas rectas...