Ley de Boyle-Mariotte. Experimento de Boyle

Quimica! :

¿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:

(el cociente entre la presión y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin.

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Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación:

970 mmHg 760 mmHg

------------ = ------------

298 K T2

Si despejas T2 obtendrás que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo mismo -39.5 °C.

Ley de Charles y Gay-Lussac

La Ley de Charles y Gay-Lussac, o simplemente Ley de Charles, es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que para una cierta cantidad de gas a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que la temperatura está directamente relacionada con la energía cinética (debida al movimiento) de las moléculas del gas. Así que, para cierta cantidad de gas a una presión dada, a mayor velocidad de las moléculas (temperatura), mayor volumen del gas.

La ley fue publicada primero por Louis Joseph Gay-Lussac en 1802, 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.

Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes directamente proporcionales en la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".

[editar]Expresión algebraica

La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios. Se expresa por la fórmula:

donde:

 V es el volumen

 T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)

 k es la constante de proporcionalidad.

Además puede expresarse como:

donde:

= Volumen inicial

= Temperatura inicial

= Volumen final

= Temperatura final

Despejando T1 se obtiene:

Despejando T2 se obtiene:

Despejando V1 es igual a:

Despejando V2 se obtiene:

Ley de Boyle-Mariotte

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.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, mientras que si la presión disminuye el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante 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:

donde:

Además si despejamos cualquier incógnita se obtiene lo siguiente :

Esta ley es una simplificación de la ley de los gases ideales o perfectos particularizada para procesos isotermos de una cierta masa de gas constante.

Junto con la ley de Charles, la ley de Gay-Lussac, la ley de Avogadro y la ley de Graham, la ley de Boyle forma las leyes de los gases, que describen la conducta de un gas ideal. Las tres primeras leyes pueden ser generalizadas en la ecuación universal de los gases.

[editar]Experimento de Boyle

Para poder comprobar su teoría, Boyle hizo el siguiente experimento: Introdujo un gas en un cilindro con un émbolo y comprobó las distintas presiones al bajar el émbolo. A continuación hay una tabla que muestra algunos de los resultados que obtuvo:

Experimento de Boyle

× P (atm) V (L) P • V

0,5 60 30

1,0 30 30

1,5 20 30

2,0 15 30

2,5 12 30

3,0 10 30

Si se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al disminuir el volumen, la presión , aumenta y que al multiplicar y se obtiene atm•L.

Leyes de los Gases

Introducción

El estudio de la materia y sus propiedades se aborda con diferentes niveles de profundización tanto en la E.S.O. como en las correspondientes asignaturas específicas de los bachilleratos.

El estudio de las leyes de los gases y el modelo teórico en el que se fundamentan no sólo constituye un objetivo específico en sí, sino que es la base de partida para acometer el estudio de la química en el primer curso de bachillerato.

La incorporación de las TIC en los centros educativos, entre otras cosas, crea la necesidad de desarrollar contenidos educativos capaces de aprovechar las capacidades que estas tecnologías ponen a nuestro alcance e invitan al profesorado a emprender proyectos que satisfagan sus necesidades cotidianas en el aula como es el caso.

En este trabajo pretendemos proporcionar un entorno atractivo al servicio de profesores y alumnos con capacidad de influir positivamente en los procesos de enseñanza-aprendizaje. Tiene también la intención de incentivar a los alumnos al autoaprendizaje, sin que ello signifique que esté concebido como un elemento para el estudio independiente por parte del alumnado sino que su estructura exige, en buena medida, la labor del profesor como director y facilitador del aprendizaje.

Por otro lado, la posibilidad de acceso remoto permite trasladar el escenario del aprendizaje fuera de las fronteras del centro educativo y proponer la realización de actividades fuera del aula ya que se ha incorporado voz en la mayor parte de las animaciones y simulaciones que se presentan.

La navegación es muy fácil e intuitiva y el alumno puede encontrar ayudas en línea en aquellos apartados en los que se consideran necesarias como son el uso de la balanza y las propuestas de ejercicios.

Objetivos

Además de los objetivos específicos que se citan en los apartados posteriores, podemos citar los siguientes de carácter más general:

• Familiarizar a los alumnos con el uso de la TIC.

• Estimular su interés por el aprendizaje.

• Familiarizar a los alumnos con nuevas formas de comunicación y expresión.

• Reconocer el trabajo colaborativo como base de la mayor parte del conocimiento científico.

• Reconocer que los avances de la Ciencia van ligados a las corrientes de pensamiento de la época en la que tienen lugar.

• Reconocer que la Ciencia, aunque dividida en parcelas hoy, es un todo en el que las distintas partes están relacionadas entre sí. El tema demuestra como las propiedades de los gases y la estructura de la materia están directamente relacionadas.

• Reconocer que cuando ya se han estudiado diferentes aspectos de un mismo problema, siempre aparece la posibilidad de hacer una síntesis de todo lo encontrado facilitando el conocimiento del mismo. Este tema es especialmente adecuado para este objetivo.

• Explicar las propiedades de los gases ideales y las leyes que rigen su comportamiento.

• Deducir la ley combinada de los gases.

• Deducir la ley de los gases ideales

• Explicar la idea de mol

En Leyes de los Gases podemos encontrar los siguientes núcleos principales:

Conceptos generales

En un grupo de cinco páginas diferentes se presentan los conceptos de temperatura , presión , volumen y cantidad de gas , magnitudes sobre las que se sustenta el estudio del comportamiento de los gases, así como los postulados de la Teoría Cinética de los Gases , marco teórico del que nos valemos para explicar este comportamiento.

Temperatura:

Los alumnos ya tienen la oportunidad, en otras partes de su currículum, de acercarse a definiciones de la temperatura desde otros puntos de vista como, por ejemplo, el termodinámico. En esta ocasión nos interesa centrarnos en la interpretación que hace la teoría cinética de esta magnitud.

Desde el punto de vista práctico, en este trabajo los alumnos van a necesitar frecuentemente hacer conversiones de los datos de temperatura

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