Ejemplo de Ley de Gay-Lussac

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2017

El científico francés Louis Joseph de Gay-Lussac estudió los fenómenos que suceden con un gas, cuando se encuentra contenido en un recipiente cerrado (volumen fijo), y varía la temperatura. Los gases, desde el punto de vista físico, se pueden estudiar a partir de tres características que son: el volumen, que es el espacio que ocupa, y que para fines experimentales es el Volumen que llena de un recipiente. La presión, que es la fuerza que el gas ejercer sobre las paredes del recipiente y también la fuerza que se le puede aplicar al gas, por ejemplo, mediante un émbolo. La tercera característica es la temperatura, ya que los gases aumentan su movimiento cuando aumenta la temperatura y cuando ésta disminuye, también disminuye su movimiento.

Como resultado de sus observaciones, se dio cuenta de que a tener un volumen determinado de gas y este no se varía a lo garlo del experimento, al calentar la masa de gas, aumenta su energía cinética, sus moléculas comienzan a alejarse unas de otras y la masa de gas se expande, lo que tiene como consecuencia que aumente la presión que hace el gas en las paredes del recipiente. También observó que al disminuir la temperatura, la energía cinética del gas disminuye y la presión que ejerce sobre las paredes de recipiente se reduce. Esto se resume en la llamada Ley de Gay Lussac:

Ejemplo de Ley de Gay-Lussac

La presión que ejerce un volumen fijo de gas sobre las paredes del recipiente que lo contiene, es directamente proporcional a la variación de temperatura.

En la ley de Gay-Lussac, para un volumen determinado de gas, siempre existe la misma relación entre su presión y su temperatura, es decir, que esta relación siempre es constante. Esto se expresa mediante la siguiente fórmula:

P/T = k
P1/T1 = P2/T2 = k
P, P1, P2 = La presión del gas, que puede expresarse en atmósferas (at) o en gramos por centímetro cuadrado (g/cm2)
T, T1, T2 = Es la temperatura del gas, que se puede expresar en grados centígrados (°C) o grados de la escala de cero absoluto o grados Kelvin (°K)
k = Es la constante de la relación de presión y temperatura para ese volumen de gas en particular.

A partir de esta fórmula, se pueden despejar los valores de sus componetes:

P/T = k
T = P/k
P = T*k

3 ejemplos aplicados de la ley de Gay-Lussac:

1. Un recipiente contiene un volumen de gas que se encuentra a una presión de 1.2 at, a una temperatura ambiente de 22°C a las 10 de la mañana. Calcular la presión que tendrá el gas cuando al medio día la temperatura suba a 28 °C

P1 = 1.2 at
T1 = 22°C
P2 = ?
T2 = 28°C

Primero calculamos la constante de ese gas:

P1/T1 = P2/T2 = k
1.2 / 22 = 0.0545

Ahora despejamos el valor de P2:

P2 = T2*k = (28)(0.0545) = 1.526 at

Por lo que a medio día, la presión será de 1.526 atmósferas.

2. Un recipiente contiene un volumen de gas que se encuentra a una presión de 25 g/cm2, a una temperatura ambiente de 24°C. Calcular la presión que tendrá el gas al disminuir su temperatura 18°C.

P1 = 25 g/cm2
T1 = 24°C
P2 = ?
T2 = (24-18) = 6°C

Primero calculamos la constante de ese gas:

P1/T1 = P2/T2 = k
25 / 24 = 1.0416

Ahora despejamos el valor de P2:

P2 = T2*k = (6)(1.0416) = 6.25 g/cm2

Al reducir la temperatura 18°C, la temperatura final será de 6°C y la presión será de 6.25 g/cm2.

3. Calcular la temperatura inicial de un volumen de gas, si sabemos que su presión inicial era de 3.5 at, y al alcanzar 67°C su presión es de 16.75 at.

P1 = 3.5 at
T1 = ?
P2 = 16.75 at
T2 = 67°C

Primero calculamos la constante de ese gas:

P1/T1 = P2/T2 = k
16.75 /  67 = 0.25

Ahora despejamos el valor de T1:

T1 = P1/k = (3.5)/(0.25) = 14°C

La temperatura inicial era de 14°C.

Citado APA: (A. 2015,12. Ejemplo de Ley de Gay-Lussac. Revista Ejemplode.com. Obtenido 12, 2015, de http://www.ejemplode.com/37-fisica/4219-ejemplo_de_ley_de_gay-lussac.html)

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