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Física II


Leyes de los Gases





Viernes, 8 de marzo del 2013
Villahermosa, Tabasco

Leyes de los gases
Los gases se forman cuando la energía de un sistema excede todas las fuerzas de atracción entre moléculas. Así, las moléculas de gas interactúan poco, ocasionalmente chocándose. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven rápidamente y son libres de circular en cualquierdirección, extendiéndose en largas distancias. A medida que la temperatura aumenta, la cantidad de movimiento de las moléculas individuales aumenta. Los gases se expanden para llenar sus contenedores y tienen una densidad baja. Debido a que las moléculas individuales están ampliamente separadas y pueden circular libremente en el estado gaseoso, los gases pueden ser fácilmente comprimidos y puedentener una forma indefinida.

El estado gaseoso es un estado disperso de la materia, es decir, que las moléculas del gas están separadas unas de otras por distancias mucho mayores del tamaño del diámetro real de las moléculas. Resuelta entonces, que el volumen ocupado por el gas (V) depende de la presión (P), la temperatura (T) y de la cantidad o número de moles (n).

Ley de Boyle-Mariotte (o Leyde 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 gas mantenida 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 permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumendisminuye, 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:

Dónde:






La Ley de Charles

Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidadde gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, 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 el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debida almovimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas, mayor volumen de gas.
La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios. Se expresa por la fórmula:


Dónde:
• Ves el volumen
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
• k es la constante de proporcionalidad.
Además puede expresarse como:


Dónde:

Volumen inicial
Temperatura inicial
Volumen final
Temperatura final

 
Ley de Gay-Lussac

La ley de Gay-Lussac dice:
En aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta si la presión se mantiene constante
• Si el volumende una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante:

Dónde:
• P es la presión
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
Esta ley fue enunciada en 1800.

Ley General de los Gases
Es una ley de los gases que combina la ley de Boyle, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Estasleyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante.

Dónde:
p es la presión
V es el volumen
T es la temperatura absoluta (en kelvin)
K es una constante (con unidades de energía dividida por la temperatura) que dependerá de la cantidad de gas considerado.

Otra forma de expresarlo es la siguiente:...