LEYES DE LOS GASES

ENSAYO

APLICACIONES DE LAS LEYES DE LOS GASES

Introducción

Un gas, es un estado homogéneo de agregación de la materia en que ésta tiene la forma y el volumen del recipiente que la contiene. Todos los gases, idealmente, se comportan en forma similar ante los cambios de presión y temperatura, pudiéndose expandir y comprimir entre límites muy amplios, cosa imposible en líquidos y sólidos. Los gases, aunque lentamente, tienden a interpenetrarse entre sí, lo que los hace miscibles en todas proporciones; por esto las mezclas gaseosas son totalmente homogéneas. Para describir y caracterizar un gas es indispensable especificar la temperatura y presión a que se mide su volumen.

Entonces podemos decir que el gas es una sustancia cuyas moléculas están en constante movimiento las cuales ejercen presión.

Unidades para la medición de gases.

Las más usuales son: la temperatura y la presión

Para la temperatura, los grados centígrados o Celsius (°C); grados Fahrenheit (°F) y grados absolutos o Kelvin, cuyo 0°K es igual a -273°C y corresponde a la temperatura más baja que se puede obtener. En la escala de grados Kelvin el agua hierve a 373°K. Usualmente las temperaturas en grados centígrados se representan por una t, mientas que las temperaturas absolutas o de Kelvin, por una T. Estas escalas se relacionan como sigue:

°K = °C + 273 °C = 5/9 (°F - 32) °F = 9/5 °C + 32

Ley de Boyle

Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante. 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.

La ley de Boyle, una de las leyes de los gases ideales, lo anterior se traduce de la siguiente manera, al aumentar la presión del gas, el volumen de éste disminuye y al disminuirle la presión, el volumen del gas aumenta.

La constante temperatura no es necesario saberla para calcular con la ley presión o volumen, ya que es constante y no cambia, además de que no está presente en la relación: P1V1=P2V2. Para calcular cualquiera de los datos de la relación anterior basta con despejar el dato que se quiera calcular y hacer las operaciones matemáticas necesarias.

La ley de Boyle tiene infinidad de aplicaciones, como predecir la presión de un gas, ya sea inicial o final, teniendo su volumen inicial y final, y una de sus presiones como dato. Por lo anterior, se puede afirmar que al tener tres datos del gas, el cuarto puede ser calculado con la ayuda de la ley de Boyle y sin tomar en cuenta a la constante.

Otra de las aplicaciones de la ley de Boyle es explicar con la ayuda de esta ley cómo se inflan nuestros pulmones y nos permiten respirar (ventilación pulmonar: proceso mediante el cual se intercambian gases entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares).

La respiración se lleva a cabo por dos pasos: inhalación y espiración. Al inhalar, los pulmones se llenan a su máxima capacidad, por lo tanto el volumen del gas (aire) es mayor que en la espiración y la presión sobre el gas (aire) disminuye, pero al momento de exhalar el volumen del gas (aire) disminuye y por esta razón la presión aumenta.

La ley de Boyle está estrechamente ligada con la práctica del buceo y por lo tanto también tiene una aplicación en él, al momento de calcular la presión de los gases cuando el buzo se encuentra sumergido a una profundidad considerable. También se utiliza esta ley al calcular volúmenes a diferentes presiones y en el cálculo del consumo de aire por el buzo.

Esta ley tiene demasiada importancia en actividades que llevamos a cabo por lo cual debemos de prestarle mayor atención y comprenderla lo mejor posible.

El volumen es inversamente

Proporcional a la presión:

Si la presión aumenta, el volumen disminuye.

Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Al aumentar el volumen, las partículas (átomos o moléculas) del gas tardan más en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presión será menor ya que ésta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

El producto de la presión por el volumen es constante.

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V 1 que se encuentra a una presión P 1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V 2, entonces la presión cambiará a P 2, y se cumplirá:

P1 VI = P2 V2

Ejemplo: 6.0 L de un gas están a 10 PSI de presión. ¿Cuál será su nuevo volumen si aumentamos la presión hasta 30 PSI?

Solución: Sustituimos los valores en la ecuación

(10 PSI) (6.0 L) = (30 PSI) (V 2)

Si despejas V 2 obtendrás un valor para el nuevo volumen = 2L.

Ley de Charles

La ley de Charles dice que a presión constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta del mismo, esto quiere decir que, si aumentamos la temperatura del gas, el volumen de éste aumenta, pero si por el contrario disminuimos la temperatura del gas, el volumen del mismo disminuye. Lo anterior se debe a que al aumentar la temperatura, el movimiento de las partículas del gas es mayor (habrá mayor numero de choques entre las partículas) y conforme mayor sea el movimiento de las partículas, ocuparan un mayor volumen para moverse.

La constante en esta ley seria la presión y tampoco se necesita, para utilizar la ley de Charles que se expresa de la siguiente manera: V1/T1=V2/T2. Si contamos con tres datos de los anteriores, no es necesario medir el faltante en cualquiera que sea nuestro experimento ya que con esta ley lo podemos calcular, solo debemos despejar la variable que deseemos.

Una aplicación de la ley de Charles puede ser analizada en un globo aerostático. El globo encerrado está lleno de gas caliente (el aire del globo se encuentra a alta temperatura) que tiende a ocupar un volumen mayor (se expande, volumen aumenta) logrando que el globo se eleve a una mayor altura. La persona que maneja el globo puede aumentar o disminuir la altura del globo, modificando la temperatura del gas con la flama del quemador.

El volumen

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