Ley de Boyle. Ley de Charles. Ley de los Gases ideales.

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LABORATORIO DE GASES
ANGIE CAROLINA BARBORA RENGIFO
DIANA FERNANDA JARAMILLO
INSTITUCION EDUCATIVA EXALUMNAS DE LA PRESENTACION
BACHILLERATO ACADEMICO
DECIMO DOS
IBAGUE-TOLIMA
2017

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LABORATORIO DE GASES
ANGIE CAROLINA BARBOSA RENGIFO
LEY DE BOYLE, CHARLES Y GASES IDEALES
DIANA FERNANDA JARAMILLO
INSTITUCION EDUCATIVA EXALUMNAS DE LA PRESENTACION
BACHILLERTO ACADEMICO
DECIMO DOS
IBAGUE-TOLIMA
2017

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TABLA DE CONTENIDO
1. Introducción………………………………………………………………… pag. 4
2. Objetivos……………………………………………………………………...pag. 5
3. Procedimiento……………………………………………………………….pag. 6
4. Marco teórico:
4.1. Estado de agregación de la materia…………………………………….pag. 7-8
4.2. Temperatura………………………………………………………………..pag. 8-9
4.3. Presión……………………………………………………………………...pag. 9-10
4.4. Volumen…………………………………………………………………....pag. 10-11
4.5. Cantidad de Gas…………………………………………………………...pag. 11-12
4.6. Leyes de los Gases.
4.7. Ley de Boyle……………………………………………………………….pag. 12-15
4.8. Ley de Charles…………………………………………………………….pag. 15-18
4.9. Ley de los Gases ideales…………………………………………………pag. 18-23
5. Ejercicios.
5.1. Ley de Boyle………………….……………………………………………pag. 24
5.2. Ley de Charles…………………………………………………………….pag. 25
5.3. Ley de los Gases ideales…………………………………………………pag. 26
5.4. Conclusión…………………………………………………………………pag. 27
5.5. Gases……………………………………………………………………......pag.28

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INTRODUCCION
Las leyes de los gases establecen las relaciones entre la presión, el volumen y la
temperatura de una muestra de gas, en un sistema cerrado, mediante una fórmula
general. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de condiciones
debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se encuentran más
separadas. Por lo cual, es posible hablar de la ley de Boyle, de Charles y de gases
ideales que es, en lo que se centrara el siguiente trabajo, para conocer los procesos
básicos en torno a su realización.

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OBJETIVOS
-Identificar según sea el caso el tipo de ley que se establece en los ejercicios
propuestos.
-Reconocer y aplicar el procedimiento adecuado para el desarrollo de problemas.
-Realización de actividades respecto a los temas mencionados para adquirir un
aprendizaje significativo.
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PROCEDIMIENTO
En la página proporcionada para realizar la actividad respecto a las leyes de los gases,
como lo son, la ley de Boyle, de Charles y de los gases ideales.
(http://www.educaplus.org/gases/index.html). Al ingresar a esta se escogió la temática
planteada, respectivamente estudiamos teoría y proseguimos a desarrollar los
ejercicios aplicando lo aprendido en esta plataforma.

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MARCO TEORICO
Estado de agregación de la materia:
En física y química se observa que, para cualquier sustancia o mezcla,
modificando sus condiciones de temperatura o presión, pueden obtenerse distintos
estados o fases, denominados estados de agregación de la materia, en relación
con las fuerzas de unión de las partículas (moléculas, átomos o iones) que la
constituyen.
Todos los estados de agregación poseen propiedades y características diferentes;
los más conocidos y observables cotidianamente son cuatro, llamados fases
sólida, líquida, gaseosa y plasmática.

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Temperatura:
La Temperatura es una magnitud que mide el nivel térmico o el calor que un
cuerpo posee.Toda sustancia en determinado estado de agregación (sólido,
líquido o gas), está constituida por moléculas que se encuentran en continuo

9. 9
movimiento. La suma de las energías de todas las moléculas del cuerpo se
conoce como energía térmica; y la temperatura es la medida de esa energía
promedio.
Presión:
La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza
en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo
se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea.

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Volumen:
El volumen corresponde a la medida del espacio que ocupa un cuerpo. La unidad
de medida para medir volumen es el metro cubico (m3), sin embargo
generalmente se utiliza el Litro (L).

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“El volumen es el espacio que ocupa un sistema. Recuerda que los gases
ocupan todo el volumen disponible del recipiente en el que se encuentran. Decir
que el volumen de un recipiente que contiene un gas ha cambiado es
equivalente a decir que ha cambiado el volumen del gas.”

1 litro = 1000 ml = 1 dm
3
= 1000 cm
3
Cantidad de gas:

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“La cantidad de gas está relacionada con el número total de moléculas que se
encuentran en un recipiente. La unidad que utilizamos para medir la cantidad de
gas es el mol.” Un mol es una cantidad igual al llamado número de Avogadro:
1 mol de moléculas= 6,022•1023 moléculas
1 mol de átomos= 6,022•1023 átomos
LEYES DE LOS GASES
Ley de Boyle:
La ley de Boyle-Mariotte, o ley de Boyle, formulada independientemente por el
físico y químico británico Robert Boyle (1662) y el físico y botánico francés Edme
Mariotte (1676), es una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la
presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante.
La ley dice que:
La presión ejercida por una fuerza química es inversamente proporcional a la
masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante (si el
volumen aumenta la presión disminuye, y si la presión aumenta el volumen
disminuye).
o en términos más sencillos:
A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente
proporcional a la presión que este ejerce.
Matemáticamente se puede expresar así:

13. 13
donde K es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye
el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante K
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:
Dónde:
Además, si se despeja cualquier incógnita se obtiene lo siguiente:
Esta ley es una simplificación de la ley de los gases ideales o perfectos
particularizada para procesos isotérmicos 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

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de un gas ideal. Las tres primeras leyes pueden ser generalizadas en la ecuación
universal de los gases.

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Ley de Charles:
La ley de Charles es una de las leyes de los gases. Relaciona el volumen y la
temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenida a una presión
constante, mediante una constante de proporcionalidad directa.
En esta ley, Jacques 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. 1Esto se debe a que la
temperatura está directamente relacionada con la energía cinética debido 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 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.

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Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes
directamente proporcionales en la llamada segunda ley de Gay-Lussac.
Volumen sobre temperatura: Constante (K -en referencia a si mismo).
O también:
Dónde:
 V es el volumen.
 T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin).
 k2 es la constante de proporcionalidad.
Además puede expresarse como:
Dónde:
Despejando T₁ se obtiene:
Despejando T₂ se obtiene:

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Despejando V₁ es igual a:
Despejando V₂ se obtiene:
Un buen experimento para demostrar esta ley es el de calentar una lata con un
poco de agua, al hervir el agua se sumerge en agua fría y su volumen cambia.

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Ley de los gases ideales:
La ley de los gases ideales es la ecuación de estado del gas ideal, un gas
hipotético formado por partículas puntuales sin atracción ni repulsión entre ellas y
cuyos choques son perfectamente elásticos (conservación de momento y energía

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cinética). La energía cinética es directamente proporcional a la temperatura en un
gas ideal. Los gases reales que más se aproximan al comportamiento del gas
ideal son los gases monoatómicos en condiciones de baja presión y alta
temperatura.
En 1648, el químico Jan Baptista van Helmont creó el vocablo gas, a partir del
término griego kaos (desorden) para definir las génesis características del
anhídrido carbónico. Esta denominación se extendió luego a todos los cuerpos
gaseosos y se utiliza para designar uno de los estados de la materia.
La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen
de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante.
o en términos más sencillos:
A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente
proporcional a la presión que este ejerce. Matemáticamente se puede expresar
así:
Donde k es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.
Cuando aumenta la presión, el volumen baja, mientras que si la presión disminuye
el volumen aumenta. No es necesario conocer el valor exacto de la constante k
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:
Las primeras leyes de los gases fueron desarrollados desde finales del siglo XVII,
aparentemente de manera independiente por August Krönig en 18561 y Rudolf
Clausius en 1857.2 La constante universal de los gases se descubrió y se
introdujo por primera vez en la ley de los gases ideales en lugar de un gran
número de constantes de gases específicas descriptas por Dmitri Mendeleev en
1874.34 5
En este siglo, los científicos empezaron a darse cuenta de que en las relaciones
entre la presión, el volumen y la temperatura de una muestra de gas, en un

20. 20
sistema cerrado, se podría obtener una fórmula que sería válida para todos los
gases. Estos se comportan de forma similar en una amplia variedad de
condiciones debido a la buena aproximación que tienen las moléculas que se
encuentran más separadas, y hoy en día la ecuación de estado para un gas ideal
se deriva de la teoría cinética. Ahora las leyes anteriores de los gases se
consideran como casos especiales de la ecuación del gas ideal, con una o más de
las variables mantenidas constantes.
Empíricamente, se observan una serie de relaciones proporcionales entre la
temperatura, la presión y el volumen que dan lugar a la ley de los gases ideales,
deducida por primera vez por Émile Clapeyron en 1834 como una combinación de
la ley de Boyle y la ley de Charles.
La ecuación de estado:
El estado de una cantidad de gas se determina por su presión, volumen y
temperatura. La forma moderna de la ecuación relaciona estos simplemente en
dos formas principales. La temperatura utilizada en la ecuación de estado es una
temperatura absoluta: en el sistema SI de unidades, kelvin, en el sistema imperial,
grados Rankine.
Forma común:
La ecuación que describe normalmente la relación entre la presión, el volumen, la
temperatura y la cantidad (en moles) de un gas ideal es:
Dónde:

21. 21

22. 22

23. 23

24. 24
EJERCICIOS:
Ley de Boyle:

25. 25
Ley de Charles:

26. 26
Ecuación de estado:

27. 27
CONCLUSION:
La ley general de los gases, es aquella que establece o determina la ley de Boyle-
Mariotte, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Por lo cual, estas leyes
matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con
relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante (Relaciones entre
Presión, temperatura, volumen y cantidad de Gas).
Ley de Boyle: Relación volumen y presión.
Ley de Charles: Relación volumen y temperatura.
Ley de los Gases ideales: Relación entre la presión, el volumen, la temperatura y
la cantidad (en moles) de un gas ideal.
Aplicamos la ecuación de estado.

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WEBGRAFIA:
-http://www.monografias.com/trabajos91/leyes-gases-quimica/leyes-gases-
quimica.shtml
-http://www.profesorenlinea.cl/fisica/GasesLeyes.htm
-https://www.tareasplus.com/Curso-Quimica-General/Leyes-de-los-gases-
Ley-de-Boyle-ley-de-Charles-y-ley-Avogadro/Juan-Camilo-Botero
-http://ensenarquimica.galeon.com/aficiones2067982.html