LEYES DE LOS GASES

La ley de Boyle, establece que el volumen de una cantidad fija de gas mantenida a una temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión. Cuando dos mediciones son inversamente proporcional, una se hace más pequeña cuando la otra se hace más grande. La Ley de Boyle puede expresarse en forma matemática como

En donde la temperatura se mantiene constante, ahora bien la ecuación general del estado gaseoso también tiene antecedentes en la ley de charles gay –Lussac:

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 volumen disminuía.

Puesto que:

El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas:

•Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta.

•Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

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 si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V2, entonces la temperatura cambiará a T2, y se cumplirá:

Ahora bien si juntamos o expresamos estas dos ecuaciones que acabamos de estudiar, podemos obtener una ecuación general, y quin fue sino Gay - Lussac quien unifico estas dos leyes: la ley de Boye y la ley que acabamos de ver, enunciando la ecuación general de los gases. Nos da la relación entre la presión volumen y temperatura de una determinada masa de gas.

Esta ecuación general de los gases ideales globaliza las tres leyes estudiadas en una sola ecuación, que nos indica que:

Utilizando R la ecuación de estado de los gases para 1 mol de sustancia quedará:

Ahora bien la masa molar de una sustancia gaseosa puede determinar usando esta ecuación del gas ideal, dado que la masa molar = g/mol. Si en la ecuación del gas ideal representamos M como la masa molar y g como gramos, podemos sustituir g/ M por n moles en la ecuación para obtener:

PV = (g/M) RT

Y por último tenemos la ecuación de berthelot que es menos utilizada que no es más que la ecuación de van der Waals modificada para tomar en cuenta la dependencia de las fuerzas de atracción con la temperatura. Se expresa de la siguiente manera:

en forma reducida quedaría como:

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