Leyes de los gases: 1- Ley de Boyle 2- Ley de Charles 3- Ley de Gay-Lussac

1. LEYES DE LOS GASES
1- Ley de Boyle-Mariotte
• -Simulación
• -Experimento casero
airbag, buceo
-Ejemplo resuelto
-Aplicaciones a la vida real:
2- Ley de Charles
• -Simulación
• -Experimento casero
cero absoluto
-Ejemplo resuelto
-Aplicaciones a la vida real:
3- Ley de Gay-Lussac
• -Simulación
• -Experimento casero
-Ejemplo resuelto
-Aplicaciones: neumáticos
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Francisco Martínez Salmerón

2. LEYES DE LOS GASES
• Vamos a estudiar la relación entre tres magnitudes
que posee todo gas: presión (P), temperatura (T) y
volumen (V).
• Dejamos una magnitud fija y observamos como
varían las otras dos. Su estudio se determina por tres
leyes:
• Ley de Boyle-Mariotte (T constante)
• Ley de Charles (P constante)
• Ley de Gay-Lussac (V constante)

3. Antes de nada, recordemos que significa cada magnitud:
• Presión: Relacionado con el número de choques de las
partículas con las paredes del recipiente. A más choques,
mayor es la presión. Se mide en Pa (Pascales) en el S.I
• Volumen: Espacio que ocupa un objeto. Recordemos que
todo gas se expande por todo el recipiente, así el volumen
del recipiente determina su volumen. Se mide en m3 en el
S.I
• Temperatura: Medida de la energía interna de una
sustancia. A mayor temperatura, nuestras partículas se
mueven a mayor velocidad, lo que provoca mas energía
interna. Se mide en K (kelvin) en el S.I
Mi
recordar!

4. 1- Ley de Boyle-Mariotte
• Dejamos la temperatura constante
• “Para una masa determinada de gas a temperatura
constante, el volumen del gas es inversamente proporcional a
su presión”
P1 • V1 = P2 • V2
• Pongamos un ejemplo: Tenemos un gas a T constante y
aumentamos el V, se producirá una disminución de la P,
siendo además inversamente proporcional. Es decir, si
aumento el doble el volumen, la presión se reduce a la mitad.
• Es decir, si aumento el doble el volumen, la presión se reduce
a la mitad.
• Veamos un ejemplo de simulación y de resolución de un
problema.

5. SIMULACIÓN
Como podemos comprobar en la
animación, si hundimos el pistón
hacia abajo el volumen disminuye
pues tenemos menos espacio.
Las moléculas al tener menor
espacio de movimiento, chocarán
mas veces con las paredes del
recipiente lo que provoca un
aumento de la presión.
Disminuye la presión, aumenta el
volumen, y viceversa.

6. Ejemplo resuelto
• Un globo sonda de 155 L de volumen al nivel del mar (P=
1atm) se deja subir a una altura de 6 km, donde la presión es
de 0,38 atm. Suponiendo que la temperatura permanece
constante, ¿cuál es el volumen final del globo?.
• P1 = 1 atm
P2 = 0,38 atm
• V1 = 155 L
V2 = ?
P1 • V1 = P2 • V2
1 atm • 155 L = 0,38 atm • V2
V2 = 408 L

7. Experimento Ley de Boyle
Una jeringa y un globo

8. Aplicaciones a la vida real:
“Airbag”
El airbag es un ejemplo de aplicación de la ley de Boyle. Este dispositivo
está formado por una bolsa la cual se infla rápidamente debido a un golpe.
Los vehículos disponen de unos dispositivos que al detectar un golpe
provocan una reacción química entre dos componentes lo cual provoca la
formación de nitrógeno (gas), responsable de inflar el globo. El truco
consiste en la diferencia de presión. En el interior la presión es mucho mas
elevada que al salir el gas, de esta manera al salir disparado el gas, la
presión disminuye drásticamente, aumentando muy rápidamente el
volumen, lo cual provoca que se infle la bolsa en tan poco tiempo (0,15
segundos)

9. Aplicaciones a la vida real:
“Buceo”
• Al bucear, aumenta la presión pues tenemos mas líquido
encima de nosotros. Esto provoca que el aire de nuestra
bombona sufra una disminución de volumen (no de cantidad).
• Por la tanto para poder llenar nuestros pulmones (recordar
que son como una bolsa) necesitamos mas oxígeno.
• Los fabricantes de bombonas para buceo, tienen en cuenta
este hecho, de tal manera que están catalogadas según los
metros de profundidad

10. 2- Ley de Charles
• Dejamos la presión constante
• “Para una masa determinada de gas a presión
constante, el volumen del gas es directamente
proporcional a su temperatura”
• Es decir, si aumentamos la temperatura, el
volumen subirá también. Veámoslo con una
simulación

11. SIMULACIÓN
Para mantener la presión
constante no ejercemos ninguna
fuerza sobre el pistón.
Calentamos y comprobamos
como el gas ejerce una fuerza
hacia arriba aumentando su
volumen.
Las partículas al poseer mas
energía, se mueven mas rápido
ocupando mas espacio.
A mayor temperatura, mayor es el
volumen, y viceversa.

12. Ejemplo resuelto
• Tenemos 1,5 L de un gas a 308 K. Si trabajamos a presión
constante. ¿Qué temperatura es necesaria para que este gas
se expanda 2,6 L?
• V1 = 1,5 L
V2 = 2,6 L
• T1 = 308 K
T2 = ?
V1 / T1 = V2 / T2
1,5 L / 308 K = 2,6 L/ T2
T2 = 534 K

13. Experimento Ley de Charles
Inflar un globo sin soplar

14. Aplicaciones Ley de Charles
“Cero absoluto”
• Mediante la Ley de Charles fue como se averiguó la
temperatura mas baja a la que puede estar todo cuerpo, la
cual llamamos el cero absoluto (-273.15 ºC, 0 K)
• Para ello Charles realizó un experimento en el que
trabajando a presión constante midió diferentes volúmenes
a diferentes temperaturas.
• Todos los valores los representó en una gráfica esperando
que hubiera alguna relación. Si los valores los extrapolamos
al volumen cero, averiguó que para llegar a ese valor, era
necesario una temperatura de 0 K.
• Esta demostración, aunque parezca intrascendente, tiene
grandes aplicaciones. Es uno de los grandes objetivos de la
ciencia, conseguir llegar al cero absoluto.

15. T(K)
100
250
360
420
480
V(L)
2
5
7,2
8,4
9,6
Relación V-T
Relación V-T
12
12
10
10
8
8
6
6
4
4
2
2
0
0
0
100
200
300
400
500
600
0
100
200
300
400
500
600

16. 3- Ley de Gay-Lussac
• Dejamos el volumen constante
• “A una masa determinada de gas, a volumen
constante, la temperatura es directamente
proporcional a la presión”
• Es decir, si mantenemos el volumen constante, al
aumentar la temperatura se producirá un
aumento de la presión y viceversa

17. SIMULACIÓN
Dejamos el volumen fijo manteniendo
el pistón en su misma posición.
En ambos casos calentamos, pero
provocamos un mayor aumento en el
recipiente de la derecha.
Al calentar, se produce un aumento de
la velocidad de las partículas, lo cual
provoca que aumente el número de
choques de éstas con las paredes del
recipiente, esto se traduce en un
aumento de la presión.
De esta forma la presión en el
recipiente de la derecha será superior
al de la izquierda.
A mayor temperatura, mayor es la
presión.

18. Ejemplo resuelto
• Se encierra un gas en un pistón a 1 atm y se calienta desde
293 K hasta 390 K, manteniendo fijo su volumen. Calcula el
valor de alcanzará la presión después de calentar.
• P1 = 1 atm
P2 = ?
• T1 = 293 K
T2 = 390 K
P1 / T1 = P2 / T2
1 atm / 293 K = P2 / 390 K
P2 = 1,33 atm

19. Aplicaciones a la vida real
“Presión de los neumáticos”
• La presión de los neumáticos es un factor muy
importante para evitar accidentes. Siempre que
midamos esta magnitud las ruedas deben estar frías.
• Si medimos la presión de nuestros neumáticos después
de un largo recorrido, marcará mas presión de la que
tiene en frío pues la temperatura de los neumáticos es
superior.
• Los neumáticos están fabricados de tal manera que
tienen en cuenta esta variación interna de presión.
También por eso todas las ruedas tienen un intervalo
de presión recomendada, no un valor fijo, pues varía al
enfriarse y calentarse continuamente.

20. Experimento Ley de Gay-Lussac
Arreglar pelota de ping pong