Ley de los gases

Ley general de los gases
La ley combinada de los gases o 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. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura sondirectamente proporcionales entre sí, siempre y cuando la presión se mantenga constante. La ley de Boyle afirma que la presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la temperatura y la presión, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variablesse muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que:
La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.
Esto matemáticamente puede formularse como:

Dónde:
P es la presión
V es el volumen
T es la temperatura absoluta (en kelvins)
K es una constante (con unidades de energía dividido por la temperatura) que dependerá de lacantidad de gas considerado.
Otra forma de expresarlo es la siguiente:

Donde presión, volumen y temperatura se han medido en dos instantes distintos 1 y 2 para un mismo sistema.
En adición de la ley de Avogadro al rendimiento de la ley de gases combinados se obtiene la ley de los gases ideales.


Ley de Boyle
 
Esta Ley fue descubierta por el científico inglés Robert Boyle en 1662. EdmeMariotte 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 - Mariotte.
 
La ley de Boyle establece que a temperatura constante, la presión de una cantidad fija de gas es inversamente proporcional al volumen que ocupa.
Consideremos el siguiente proceso que selleva a cabo a temperatura constante (isotérmico):
Un cilindro contiene un gas que ocupa un volumen V1, se encuentra a una presión P1 (representada por la pesa sobre el émbolo) y una temperatura T1.
Al agregar dos pesas, la presión sobre el gas aumentará a P2 y éste se comprimirá hasta un volumen V2, a una T2.
Como el proceso es isotérmico, T1 = T2
Este proceso se puede representar en un diagramaP - V, mediante una curva que se denomina isoterma.
Si ahora retiramos dos pesas, el gas se expandirá hasta el estado inicial, completando un ciclo.
 ¿Por qué ocurre esto?
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 serámenor, 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 por lo que 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 elvolumen es constante.
 
Por lo que la expresión matemática de esta ley es:
 

Si la presión se expresa en atmósferas (atm)  y el volumen en litros (l), la constante k estará dada en (l·atm), que son unidades de energía y entonces, la constante de Boyle representa el trabajo realizado por el gas al expandirse o comprimirse.
Otra forma de expresar la Ley de Boyle es:
 
 

 
Ley de Charles
En1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y, observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el gas, el volumen disminuía.
¿Por qué ocurre esto?
Cuando aumentamos la temperatura del gas las moléculas se mueven con más rapidez y tardan menos tiempo en...