La ley fue publicada primero por Louis Joseph Gay-Lussac en 1802, 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.
Por otro lado, Gay-Lussac relacionó la presión y la temperatura como magnitudes directamente proporcionales en la llamada "La segunda ley de Gay-Lussac".
La ley de Charles es una de las leyes más importantes acerca del comportamiento de los gases, y ha sido usada en muchas aplicaciones diferentes, desde para globos de aire caliente hasta en acuarios. Se expresa por la fórmula:
Dónde:
V es el volumen
T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
k es la constante de proporcionalidad.
Además puede expresarse como:
5.6 Temperatura y presión normales.
Temperaturas y Presiones Normales (TPN) son exactamente 0°C (273.15K) y una atmósfera de presión (760 torr).
5.7 Representa mediante una formula la ley combinada del estado gaseoso.
En la ley de Boyle se relaciona la presión y el volumen de una muestra de gas a temperatura constante P1V1=P2V2. En la ley de Charles se relaciona el volumen y la temperatura a presión constante V1/T1=V2/T2..La combinación de la ley Boyle y la Ley de Charles en una sola expresión de la ecuación de la Ley Combinada de los Gases.
P1V1 / T1 = P2V2 /T2 = (cantidad constante de gas)
5.8 Ley de Avogramo y volumen molar normal.
Describe que es un gas ideal.
Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, En iguales condiciones de presión y temperatura las densidades relativas de los cuerpos gaseosos son proporcionales a sus pesos atómicos.1
Y sugirió la hipótesis:
Volúmenes iguales de distintas sustancias gaseosas, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, contienen el mismo número de partículas.
Por partículas se entiende aquí moléculas(O2, CO2, NH3, N2, etc.) o átomos (He, Ar, Ne, etc.).
El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas:
•Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen.•Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye.
5.9 Ley de los Gases ideales, resumen de las leyes de los gases.
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 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.
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:
Ecuación para gases ideales
Partiendo de la ecuación de estado:
Tenemos que:
Donde R es la constante universal de los gases ideales, luego para dos estados del mismo gas, 1 y 2:
Para una misma masa gaseosa (por tanto, el número de moles «n» es constante), podemos afirmar que existe una constante directamente proporcional a lapresión y volumen del gas, e inversamente proporcional a su temperatura.
Ecuación para gases reales.
Haciendo una corrección a la ecuación de estado de un gas ideal, es decir, tomando en cuenta las fuerzas intermoleculares y volúmenes intermoleculares finitos, se obtiene la ecuación para gases reales, también llamada ecuación de Van der Waals:
5.11 Ley de Dalton de las presiones parciales
Establece que la presión de una mezcla de gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si sólo uno ocupase todo el volumen de la mezcla, sin variar la temperatura. La ley de Dalton es muy útil cuando deseamos determinar la relación que existe entre las presiones parciales y la presión total de una mezcla.
Se puede hacer una definición de la teoría mediante la aplicación de matemáticas, la presión de una mezcla de gases puede expresarse como una suma de presiones mediante:
La ley de las presiones parciales de Dalton se expresa básicamente con el siguiente enunciado:
La presión total de una mezcla es igual a la suma de las presiones parciales de sus componentes |
Autor:
Gerardo Emilio Villarreal Zapata
UNIVERSIDA AUTONOMA DE NUEVO LEÓN
PREPARATORIA No. 16
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