Las leyes de los gases nos sirven para determinar el comportamiento de los gases en distintas condiciones.
Variables de las que dependen los gases:
- Presión: Cantidad de fuerza que se aplica sobre una superficie. Sus unidades más frecuentes son el pascal (Pa), las atmósferas (atm) y los milímetros de mercurio (mmHg).
- Volumen: Cantidad de espacio que ocupa un cuerpo. Unidades el litro (L) y en el sistema internacional (SI) el metro cúbico (m3)
- Temperatura: Es la energía promedio de las partículas de los gases, es decir, nos dice como tan rápido se mueven las moléculas. Se mide en Kelvin (K). Para pasar de grados centígrados a kelvin utilizamos K= ºC+273
- También tenemos que tener en cuenta la cantidad de gas, es decir, su masa que son los moles de sustancia (n).
Para que las leyes se puedan aplicar, los gases tienen que tener un comportamiento ideal
Pero, ¿qué es un gas ideal?
Es importante decir que los gases ideales no existen.
Un gas ideal es un modelo teórico donde sus partículas no interaccionan y tienen movimientos aleatorios.
Un gas tiene un comportamiento ideal cuando su volumen es despreciable, es decir, no ocupa espacio, cuando está sometido a altas temperaturas o a bajas presiones y sus colisiones son elásticas, sin interacciones entre sí, ni se atraen ni se repelen.
Los gases reales se comportan como ideales a altas temperaturas y bajas presiones, sin embargo, estos gases se desvían del comportamiento ideal a bajas temperaturas y altas presiones porque las fuerzas intermoleculares aumentan.
Ley de Boyle-Mariotte
Proceso isotérmico a temperatura constante. T=cte
PV=cte, si la temperatura no cambia, al aumentar la presión, disminuye el volumen.
Ley de Charles
Proceso isobárico a presión constante. P= cte
V/T= cte. Si no cambia la presión, al aumentar la temperatura, también aumenta el volumen.
Ley de Gay-Lussac
Proceso isocórico a volumen constante. V=cte
P/T=cte. Si el volumen no cambia, al aumentar la temperatura, aumenta también la presión.
Ley combinada de los gases
Se obtiene al unir las tres leyes anteriores.
PV/T= cte Si un gas pasa de un estado inicial a otro final, la ecuación quedaría:
PiVi / Ti = PfVf / Tf
Significado físico:
Si aumenta la temperatura, las moléculas se mueven más rápido
Si disminuye el volumen (se comprime el gas), las moléculas chocan entre sí, aumentando la presión.
Si la presión aumenta, se comprime el gas, ocupando menos espacio.
Ecuación de Clapeyron o ecuación de los gases ideales
Al combinar las leyes anteriores junto a la ley de avogadro ( gases con el mismo volumen, en las mismas condiciones de presión y temperatura, tienen el mismo número de partículas ya sean átomos o moléculas)
PV = n-RT, siendo R, la constante de los gases ideales.
Para finalizar, recordar que cuando hablamos de condicione normales (cn) de un gas, nos referimos a cuando se encuentra a una T=273.15K, V=22.4L y P= 1atm.