Los gases se comportan de maneras particulares cuando cambian las condiciones de presiĆ³n, volumen y temperatura. Estas relaciones fueron estudiadas y formuladas en varias leyes, conocidas como las leyes de los gases. Estas leyes nos permiten predecir y calcular cĆ³mo un gas responderĆ” a cambios en su entorno y son esenciales en muchas aplicaciones cientĆficas e industriales.
En esta clase, aprenderemos sobre la Ley de Boyle, la Ley de Charles, la Ley de Gay-Lussac y la Ley Combinada de los Gases.
Objetivo de aprendizaje
Comprender y aplicar las leyes de los gases para predecir cĆ³mo cambian la presiĆ³n, el volumen y la temperatura de un gas bajo diferentes condiciones.
1. Ley de Boyle
La Ley de Boyle establece que, para una cantidad fija de gas a temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presiĆ³n. Esto significa que si la presiĆ³n aumenta, el volumen disminuye, y viceversa. La fĆ³rmula de esta ley es:
donde:
AplicaciĆ³n: Esta ley se observa al comprimir un gas en un Ć©mbolo, como cuando se presiona el Ć©mbolo de una jeringa cerrada y el volumen del gas disminuye.
2. Ley de Charles
La Ley de Charles establece que, para una cantidad fija de gas a presiĆ³n constante, el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura (en kelvin). Esto implica que si la temperatura aumenta, el volumen tambiĆ©n aumenta. La fĆ³rmula de esta ley es:
donde:
AplicaciĆ³n: Esta ley se puede observar al inflar un globo y exponerlo al calor; el globo se expande al aumentar la temperatura del gas en su interior.
3. Ley de Gay-Lussac
La Ley de Gay-Lussac establece que, para una cantidad fija de gas a volumen constante, la presiĆ³n de un gas es directamente proporcional a su temperatura (en kelvin). Esto significa que al aumentar la temperatura, la presiĆ³n tambiĆ©n aumenta. La fĆ³rmula de esta ley es:
AplicaciĆ³n: Esta ley se observa en recipientes cerrados, como en una lata de aerosol, donde al aumentar la temperatura, la presiĆ³n en el interior aumenta, pudiendo llegar a niveles peligrosos.
4. Ley combinada de los gases
La ley combinada de los gases reĆŗne las tres leyes anteriores en una sola expresiĆ³n, relacionando presiĆ³n, volumen y temperatura para una cantidad fija de gas. La fĆ³rmula es:
Esta ley es Ćŗtil cuando cambian simultĆ”neamente la presiĆ³n, el volumen y la temperatura de un gas, y permite calcular cualquiera de estas variables cuando se conocen las otras.
AplicaciĆ³n: La Ley Combinada se aplica en situaciones donde el gas experimenta varios cambios a la vez, como en un recipiente de gas expuesto a cambios de temperatura y presiĆ³n al mismo tiempo.
Ejercicios de prƔctica
- Una muestra de hidrĆ³geno gaseoso a 1,5 atmĆ³sferas tiene su presiĆ³n disminuida a 0,50 atmĆ³sferas, lo que produce un nuevo volumen de 750 mL. ĀæCuĆ”l era su volumen inicial?
- El flĆŗor gaseoso ejerce una presiĆ³n de 900 Torr. Cuando la presiĆ³n cambia a 1,50 atmĆ³sferas, su volumen es de 250 mL. ĀæCuĆ”l era el volumen original?
- El helio ocupa un volumen de 3,8 litros a -45Ā°C. ĀæQuĆ© volumen ocuparĆ” a 45Ā°C?
- Una muestra de gas argĆ³n se enfrĆa y su volumen pasa de 380 mL a 250 mL. Si su temperatura final fue de -55Ā°C, ĀæcuĆ”l era su temperatura inicial en grados Celsius?
- Las bacterias y los virus se inactivan a temperaturas superiores a los 135 Ā°C. Un autoclave contiene vapor a 1,00 atmĆ³sfera y 100 Ā°C. ĀæCuĆ”l es la presiĆ³n, en atmĆ³sferas, cuando la temperatura del vapor en el autoclave alcanza los 135 Ā°C, si el volumen y la cantidad de gas no cambian?
- Durante la cirugĆa laparoscĆ³pica, se utiliza diĆ³xido de carbono gaseoso para expandir el abdomen y ayudar a crear un espacio de trabajo mĆ”s grande. Si se utilizan 4.80 L de gas CO2 a 18 Ā°C a 785 mmHg, ĀæcuĆ”l es el volumen final, en litros, del gas a 37 Ā°C y una presiĆ³n de 745 mmHg, si la cantidad de CO2 no cambia?