Leyes De Los Gases

Ley de Avogadro

DEFINICION:

Es una de las leyes de los gases ideales. El Principio o Ley de Avogadro es el hecho experimental expresado en las leyes de Gay-Lussac, de que la relación de los volúmenes en que se combinan los gases es sencilla, y supone que debe haber una relación también sencilla entre los volúmenes de los gases y el número de moléculas contenidas en estos volúmenes. Si volúmenes iguales de gases contienen igual número de moléculas, los volúmenes de los gases que reaccionan y los que resultan estarán en relaciones sencillas:

Donde v= volumen, n= moles, K= constante de proporcionalidad. Otra manera de expresar esta ley es:

HISTORIA:

El científico italiano Amedeo Avogadro propuso en 1811 que volúmenes iguales de gases diferentes en iguales condiciones de presión y temperatura contienen el mismo número de moléculas, a través de la hipótesis sobre el número de moléculas existentes en estas muestras de gas, explicó como los gases se combinan, manteniendo una proporción simple entre ellos y aún concluye que el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno se encuentran en la forma biatómica, o sea: H2, O2 y N2.

Pero no fue sino hasta que el científico Avogadro, se apoyó en los conocimientos preexistentes de su época sobre los gases y en los resultados de sus experimentos, que se formuló una hipótesis sobre el número de moléculas que existen en dos muestras de gas. Desde Avogadro hasta nuestros días, la palabra partícula se emplea para designar tanto átomos como moléculas.

Este enunciado, de gran importancia en el campo científico, se conoce con el nombre de principio de Avogadro. Casi simultáneamente llegó a iguales conclusiones el científico francés Ampere, por lo que el principio también se conoce con el nombre de principio de Avogadro y Ampere.

EJEMPLO

Un globo de helio se infla hasta tener un volumen de 2 litros, el helio es un gas muy ligero asi que poco a poco se va escapando por las paredes del globo, unos dias despues el volumen del globo es de 0.5 litros y según analisis habian 0.025 moles de helio, ¿Cuantas moles de helio habian en el globo recien inflado?, suponga que la presión y la temperatura al momento de hacer las mediciones eran las mismas.

Debido a que en el ejercicio anterior se mantienen constantes la presión y la temperatura, y se relacionan el volumen con el numero de moles se puede emplear la ley de avogadro para solucionar este ejercicio.

(V1/n1) = (V2/n2)

(n1/V1) = (n2/V2)

n1 = (n2 * V1)/V2

n1 = (0.025 moles * 2 l)/0.5l = 0.1 moles

moles de helio habían inicialmente.

Ley De Boyle

DEFINICION:

La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. Lo que Boyle descubrió es que si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen es constante. Por lo que la expresión matemática de esta ley es:

PV=K

Otra forma de expresarse es:

P1V1=P2V2

HISTORIA:

Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte 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 y Mariotte.

EJEMPLO:

Un tanque de 10 litros de helio se encuentra a 200 atm de presión, con este tanque de helio se llenan globos en un parque y cada globo tiene un volumen de 2 litros y se inflan a 1 atm de presión ¿Cuantos globos se pueden inflar? suponga que no hay cambio de temperatura

Este ejercicio relaciona presión y volumen, ademas mantiene temperatura constante y no dice nada de aumento o disminución de materia por lo que se entiende que la materia se mantiene constante, debido a lo anterior este ejercicio lo podemos solucionar mediante la ley de boyle

Solución

P1V1 = P2V2

V2 = ((P1V1)/P2)

V2 = ((200 atm 10 litros)/1 atm)= 2000 litros , como cada globo tiene un volumen de 2 litros entonces se realiza el siguiente calculo.

globos = 2000 litros/(2 litros/globo) = 1000 globos

Ley De Charles.

DEFINICION:

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. 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. Matemáticamente podemos expresarlo así:

V/T=K

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:

V1/T1=V2/T2

HISTORIA:

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta años después de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunció se encontró con el inconveniente de tener que relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que aún no existía la escala absoluta de temperatura. La ley fue publicada primero por Gay Lussac en 1803, pero hacía referencia al trabajo no publicado de Jacques Charles, de alrededor de 1787, lo que condujo a que la ley sea usualmente atribuida a Charles. La relación había sido anticipada anteriormente en los trabajos de Guillaume Amontons en 1702.

EJEMPLO:

Una muestra de gas tiene un volumen de 80 ml a 50ºC. ¿Qué volumen ocupará la muestra a 0ºC, si la presión se mantiene constante asi como la masa de gas.

Este ejercicio relaciona temperatura y volumen, ademas mantiene la presión constante y no dice nada de aumento

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