Leyes De Los Gases

COLEGIO LA SALLE-BELLO
Documento de Estudio Materia: Química Grado: Undécimo

LEYES DE LOS GASES

La descripción del comportamiento de los gases se define en función de su presión, volumen y temperatura. Esto obedece a las llamadas leyes de los gases; en ellas podemos observar que dichas variables se relacionan entre sí y que se ajustan a los postulados de la teoría cinética de los gases.LEY DE BOYLE: La Relación Presión-Volumen
El químico y físico irladés Robert Boyle (1627-1691) en 1662 publicó por primera vez la relación entre el volumen y la presión de un gas, enunciando la siguiente ley: a temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce. Matemáticamente se puede expresar como:
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La representacióngráfica de la ley de Boyle se puede observar en la figura 1.
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Figura 1.
La proporción inversa se puede convertir en una ecuación si se incluye una constante de proporcionalidad k


Si una muestra de gas tiene un volumen V1 a una presión P1, y también tiene un volumen V2 a una presión P2, entonces

P1V1 = constante y P2V2 = la misma constante

Siempre que la temperaturano cambie. Como P1V1 y P2V2 son iguales a la misma constante
P1V1 = P2V2
Un Modelo de la Ley de Boyle: Una sencilla bomba de bicicleta pone de manifiesto la ley de Boyle. Al oprimir el pistón, el volumen del aire dentro de la bomba se hace menor.

Ejemplo 1: se tienen 0.5 gramos de oxígeno en un recipiente de 350 mililitros a 22 ºC y una presión de 520 torr. ¿Cuál será la nueva presión delgas si se cambia a un recipiente de 0.72 litros? La temperatura permanece constante.

V1 = 350ml V2 = 0.72 lts = 720 ml
P1 = 520 torr P2 = ?

Si el volumen aumenta la presión debe disminuir
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Ejercicios
1. 0.45 moles de CO2 presentan un volumen de 5 lts a una presión de 1500 torr y a una temperatura de 18 ºC. ¿Qué volumen ocupará el gas cuando se somete a una presión de 3 atmmanteniendo la temperatura constante? R// 3.28 lts
2. Un globo meteorológico está parcialmente lleno de helio gaseoso. En el suelo, donde la presión atmosférica es de 740 torr, el volumen del globo es 10 m3. ¿Cuál será el volumen cuando el globo alcance una altitud de 5300 m, donde la presión es de 370 torr, suponiendo que la temperatura es constante?
3. Una cápsula espacial está equipada con untanque de aire que tiene un volumen de 0.100 m3. El aire se encuentra bajo una presión de 100 atm. Luego, la cápsula se cierra y se reduce la presión a cero y se llena con el aire del tanque. ¿Cuál será la presión final si el volumen de la cápsula es 12.5 m? R// 0.800 atm

LEY DE CHARLES: La Relación Volumen-Temperatura
En 1787, el físico francés Jacques A. C. Charles (1746-1823) establecióque a presión constante, el volumen de la masa fija de un gas dado es directamente proporcional a la temperatura en Kelvin. Matemáticamente se expresa como:
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Que se transforma en igualdad al introducir la constante de proporcionalidad, k:
V = kT
Para los estados 1 y 2 se tiene: V1 = kT1 y V2 = kT2

Dividiendo entre sí, se obtiene: [pic]
La representación gráfica de la ley deCharles se puede observar en la figura 2.
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Figura 2.

Las líneas continuas de la fig.2 (a) corresponden a determinaciones reales. Por debajo de cierta temperatura los gases pueden condensarse por lo que se hace imposible tomar más puntos experimentales, de ahí la necesidad de extrapolar (líneas punteadas). El punto donde se encuentran todas las líneas corresponde a una temperatura de-273.15 ºC y un volumen de cero.
Lord Kelvin identificó este punto como teóricamente la menor temperatura alcanzable. Lo llamo cero absoluto y estableció así una escala de temperatura absoluta llamada también escala de temperatura Kelvin. En esta escala la temperatura se expresa en Kelvins (no en grados Kelvin).
En la fig. 2 (b), se obtienen líneas rectas que pasan por el origen, lo cual nos...