LEY DE CHARLES

Es una de las leyes de los gases ideales. Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, 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. Esto se debe a que la "temperatura" está directamente relacionada con la energía cinética (debida 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 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.

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:

donde:

• V es el volumen
• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)
• k es la constante de proporcionalidad.

Además puede expresarse como:

donde:

= Volumen inicial

= Temperatura inicial

= Volumen final

= Temperatura final

Despejando T1 se obtiene:

Despejando T2 se obtiene:

Despejando V1 es igual a:

Despejando V2 se obtiene:

LEY DE BOYLE

La Ley de Boyle-Mariotte (o Ley de Boyle), formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que el volumen es inversamente proporcional a la presión:

PV=K

donde  es constante si la temperatura y la masa del gas permanecen constantes.

Cuando aumenta la presión, el volumen disminuye, 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:

P₁V₁=P₂V₂

donde:

= Presión inicial

= Presión final

= Volumen inicial

= Volumen final

Para poder comprobar su teoría, Boyle hizo el siguiente experimento: Introdujo un gas en un cilindro con un émbolo y comprobó las distintas presiones al bajar el émbolo. A continuación hay una tabla que muestra algunos de los resultados que obtuvo:

Experimento de Boyle

× P (atm) V (L) P · V

0,5 60 30

1,0 30 30

1,5 20 30

2,0 15 30

2,5 12 30

3,0 10 30

Si se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al disminuir el volumen, la presión , aumenta y que al multiplicar  y  se obtiene  atm·L.

LEY DE GAY LUSSAC

Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:

P/T=K

(el cociente entre la presión y la temperatura es constante)

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P₁ y a una temperatura T₁ al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura hasta un nuevo valor T₂, entonces la presión cambiará a P₂, y se cumplirá:

P₁ /T₁ = P₂/T₂

que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expresarse en Kelvin.

Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T₁ = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación:

P₁ /T₁ = P₂/T₂

970 mmHg		760 mmHg
------------	=	------------
298 K		T2

Si despejas T₂ obtendrás que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo mismo -39.5 °C.

PROPIEDADES DE LOS GASES

Las moléculas de un gas se encuentran prácticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atracción entre las moléculas son despreciables, en comparación con la velocidad a que se mueven las moléculas.

Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene.

Pueden comprimirse fácilmente, debido a que existen enormes espacios vacíos entre unas moléculas y otras.

GASES

En química un gas es el estado de la materia donde las sustancias no tienen ni forma ni volumen determinado, ellos lo adoptan según el recipiente que los contenga. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras
Aunque generalmente el gas suele utilizarse como sinónimo de vapor, esto solo ocurre con aquel gas que puede condensarse o presurizarse si se somete a una temperatura constante.
A diferencia de los sólidos que ostentan una forma bien definida y difícil de comprimir y de los líquidos que fluyen y fluyen, los gases se expanden libremente como bien decíamos más arriba y su densidad es muchísimo menor a la de los líquidos y sólidos.