INTRODUCCION:
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 son directamente 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 variables se 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:
donde:
p es la presión
V es el volumen
k es una constante (con unidades de
energía dividido por la temperatura) que dependerá de la cantidad 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.
Ley de Boyle.
La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley
de 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.
es constante si la temperatura y la masa del gas
permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen
disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. El valor
exacto de la constante k no es necesario conocerlo 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:
A demás se obtiene despejada que:
Donde:
= Presión Inicial
= Presión Final
= Volumen Inicial
= Volumen Final
Ley de Charles
En 1787, 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 alcanzar
las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el número de choques por
unidad de tiempo será mayor. Es decir se producirá un aumento (por un instante)
de la presión en el interior del recipiente y aumentará el volumen (el émbolo
se desplazará hacia arriba hasta que la presión se iguale con la exterior).
Lo que Charles descubrió es que a
presión constante, el cociente entre el volumen y la temperatura de una
cantidad fija de gas, es igual a una constante.
Matemáticamente podemos expresarlo
así:
Ley de Gay-Lussac
Esta Ley fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece
que la presión de un volumen fijo de gas, es directamente proporcional a su
temperatura.
¿Por qué ocurre esto?
Al aumentar la temperatura, las
moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de
choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es
de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.
Gay-Lussac descubrió que en cualquier
momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre
tenía el mismo valor:
Supongamos que tenemos un gas que se
encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al
comienzo del experimento. Si aumentamos la temperatura hasta un nuevo valor T2,
entonces la presión se incrementará a P2, y se cumplirá:
Objetivo:
Dar a conocer lo que dice la Ley de
Gay Lussac, de tal forma que se entienda de una manera simple y que lo relacionen
con cosas cotidianas.
MATERIAL Y EQUIPO:
1 PEDAZO DE VELA, 1
PLATO CON AGUA, 1 VASO Y UNOS CERILLOS.
PROCEDIMIENTO:
Consiste en tirar agua en un plato.
Colocar una vela y encenderla.
Inmediatamente colocar el vaso para cubrir la
vela.
La llama se extingue el nivel del agua sube, se
genera humo.
Para este experimento, se recomienda “PRECAUCIÓN”,
ya que, se trabaja con cerillos y una vela lo cual son materiales que podrían causar
algún incendio en casa.
Durante el proceso se aprecia la formación de vapor de agua y al quitar
el vaso se puede ver el humo expandiéndose al aire libre.
¿Qué se observa?
La vela permanece encendida unos
segundos mientras haya oxigeno el cual es necesario para el proceso de
combustión.
Conclusión:
Por la temperatura que se crea los
gases se expanden y al apagarse, el volumen, la temperatura y la presión interior
se reducen y hace que la presión atmosférica actúe de tal manera que hace que
el agua suba a hasta cierto límite para igualar las presiones en cuestión.
También se prueba con el experimento
la Ley de Gay Lussac el cual dice: que, si hay un volumen constante, la presión
junto con la temperatura son directamente proporcionales.
P1 = P2
T1 T2
Referencias:
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