Semana 2

Ley de Boyle:
Es una ley de los gases que relaciona la presión y el volumen de una determinada cantidad de gas, sin variación de temperatura, es decir, a temperatura constante. También se la conoce como Ley de Boyle-Mariotte porque fue formulada independientemente por el físico y químico anglo-irlandés Robert Boyle (1662) y el físico y botánico francés Edme Mariotte (1676).



Formulas:

Esta ley se puede expresar de forma matemática como:

P · V = k
P es presión
V es Volumen
(k es una constante cuando Temperatura y masa son constantes).

Esta fórmula se puede utilizar para determinar el cambio de presión o temperatura durante una transformación isotérmica de la siguiente manera:

P1 · V1 = P2 · V2 

Es decir, que el producto entre la presión inicial y el volumen inicial es igual al producto de la presión final por el volumen final. Por ejemplo, si se desea determinar el volumen final, será suficiente dividir P1V1 entre P2.

(P1 · V1)/ P2 =  V2 

Como se puede observar en la siguiente animación, cuando aumenta la presión, el volumen baja y viceversa.

Ejemplo:

Un determinado gas con una presión de 1,8 atm ocupa un volumen de 0,9L. Manteniendo constantes
la temperatura, se aumenta la presión del gas a 4,1 atm. Calcular el volumen ocupado por el gas.

Teniendo en cuenta la fórmula de la ley de Boyle planteada anteriormente P1 · V1 = P2 · V2  se realizan los cálculos necesarios.

(P1 · V1)/ P2 =  V2 

(1,8atm · 0,9L)/ 4,1atm =  V2  = 0,395L

Respuesta: El nuevo volumen ocupado por el gas será 0,395L

Ley de Charles:

"El volumen de una muestra de gas se expande cuando se calienta y se contrae al enfriarse."

De acuerdo con el enunciado, la ley de Charles puede expresarse matemáticamente de la siguiente manera:

V1 / T1 = K  

V = volumen
T = temperatura
K = Costante

que se puede expresar como  V1 = K . T1

como se puede observar en la última fórmula, en condiciones de presión constante y número de moles constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura. Si la temperatura aumenta, también aumenta el volumen.

Formula:

Cuando se desean estudiar dos diferentes estados, uno inicial y una final de un gas y evaluar el cambio de volumen en función de la temperatura o viceversa, se puede utilizar la fórmula:

V1 / T1 = V2 / T2

y despejar según la incógnita que se desee resolver.

Ejemplo:

Si se tienen 0,2 litros de un gas a 30 °C y 1 atm de presión ¿Qué temperatura debería alcanzar para que aumente a 0,3 litros?

Los datos son:

V1 = 0,2L
T1 = 30 °C = 303,15 K (que se obtiene sumando 30 + 273,15)
P1 = P2 = 1 atm
V2 = o,3L
T2 = ?

T1 .  V2  / V1 =  T2(303,15 K . 0.3L) / 0,2L = T2 = 454,7 K = (454,7 – 273,15) = 181,55°C