- Ley de Boyle
- Ley de Charles y Gay-Lussac
- Ley de Gay-Lussac
- Combinación y leyes de los gases ideales
- Ecuación de estado de los gases ideales de Clapeyron
- Ecuación de estado para gases reales
Los experimentos realizados en 1662 por el científico inglés Robert Boyle lo llevaron a establecer que el volumen de una masa determinada de aire es inversamente proporcional a la presión que se ejerce sobre ella; es decir, si se duplica la presión, el volumen se reduce a la mitad. Boyle no especificó que sus experimentos los había realizado a temperatura constante.
En 1676, el francés Edme Mariotte encontró los mismos resultados y aclaró que para que la ley sea válida la temperatura debía ser constante. Estos resultados, válidos para cualquier masa de gas a temperatura constante, se conocen como ley de Boyle-Mariotte, según la cual el volumen de una determinada masa de gas, a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión de ese gas. Su expresión matemática es:
donde k1 es una constante.
Para una muestra de un gas bajo dos conjuntos de condiciones distintas a temperatura constante, tenemos:
donde V1 y V2 son los volúmenes sometidos a las presiones P1 y P2, respectivamente.
La teoría cinética justifica esto porque considera que las partículas, al moverse en un espacio menor, chocan con mayor frecuencia con las paredes del recipiente, lo que se traduce en una mayor presión.
FUENTE: Wikipedia
La ley de Charles y Gay-Lussac, o ley de los volúmenes, fue descubierta en 1787. Se dice que, para un gas ideal a presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta (en kelvin). Se denomina así debido a que los científicos franceses Jacques Charles y Joseph Gay-Lussac, estudiaron de forma simultánea el efecto de la temperatura sobre el volumen de un gas. Sus estudios demostraron que, a una presión constante, el volumen de una muestra de gas se expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse.
donde k2 es una constante.
Para una muestra de un gas bajo dos conjuntos de condiciones distintas a presión constante, tenemos:
donde V1 y V2 son los volúmenes de los gases a las temperaturas T1 y T2 (ambas en kelvin), respectivamente.
La teoría cinética molecular justifica este comportamiento, dado que si aumenta la temperatura, aumentan la energía cinética de las partículas y su frecuencia de impactos con las paredes del recipiente. Esto se traduce en un aumento de la presión.
FUENTE: Wikipedia
La ley de Gay-Lussac postula que las presiones ejercidas por un gas sobre las paredes del recipiente que lo contienen son proporcionales a sus temperaturas absolutas cuando el volumen es constante.
donde k3 es una constante
Para una muestra de un gas bajo dos conjuntos de condiciones distintas a volumen constante, tenemos:
La teoría cinética justifica este comportamiento, dado que, si aumenta la temperatura, aumentan la energía cinética de las partículas y su frecuencia de impactos con las paredes del recipiente. Esto se traduce en un aumento de la presión del gas en el interior del mismo.
FUENTE: Wikipedia
| Leyes de | Boyle | Charles | Gay-Lussac | 1 | 2 | 3 |
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| Ecuaciones | ||||||
| Multiplicando | ||||||
| Sustituyendo | ||||||
| Multiplicando | ||||||
| Sustituyendo |  |
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| Despejando | ||||||
| Simplificando | ||||||
| Sustituyendo |
|
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Ecuación general de los gases:
FUENTE: Wikipedia
La ley de los gases ideales, como una combinación de la ley de Boyle y la ley de Charles deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834.
El estado de una cantidad de gas se determina por su presión, volumen y temperatura. La forma moderna de la ecuación relaciona estos simplemente en dos formas principales. La temperatura utilizada en la ecuación de estado es una temperatura absoluta: en el sistema SI de unidades, kelvin, en el sistema imperial, grados Rankine.
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:
| Símbolo | Nombre |
|---|---|
| Presión absoluta | |
| Volumen | |
| Moles de gas | |
| Constante universal de los gases ideales | |
| Temperatura absoluta |
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Haciendo una corrección a la ecuación de estado de un gas ideal, es decir, tomando en cuenta las fuerzas intermoleculares y volúmenes intermoleculares finitos, se obtiene la ecuación para gases reales, también llamada ecuación de Van der Waals.
| Símbolo | Nombre |
|---|---|
| Presión del gas | |
| Volumen del gas | |
| Número de moles de gas | |
| Constante de gases | |
| Temperatura del gas |
a y b son constantes determinadas por la naturaleza del gas con el fin de que haya la mayor congruencia posible entre la ecuación de los gases reales y el comportamiento observado experimentalmente.
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