Ley General Del Estado Gaseoso

La Ley General del Estado Gaseoso se considera la combinación de las Tres Leyes de los Gases: Ley de Boyle, Ley de Gay-Lussac y Ley de Charles. Cada una se encarga de relacionar dos de las variables fundamentales: Presión, Volumen y Temperatura.

La Ley General del Estado Gaseoso establece la constante Relación entre Presión, Volumen y Temperatura, en la forma de la Ecuación:

PV/T = P’V’/T’

Significa que la Relación de Presión-Volumen contra Temperatura tendrá el mismo valor tanto al principio como al final de un proceso que involucre al gas. Tal proceso puede ser una expansión o una contracción.

Características y Propiedades de los Gases

Sabiendo que los gases están formados por moléculas en rápido movimiento, podemos comprender porqué actúan como lo hacen. Si descendemos a una mina profunda o subimos en un ascensor, nuestros tímpanos responden al cambio de altitud.

A grandes alturas, las moléculas del aire están más separadas, y en la profundidad de una mina se hallan más próximas que a nivel del mar. Suponiendo que las temperaturas sean iguales, las moléculas se mueven a la misma velocidad, en realidad a la misma velocidad media, pero en la mina golpean el tímpano en mayor número que a nivel del mar, en el mismo intervalo de tiempo.

Este bombardeo más intenso (más Presión) de los tímpanos es el que produce en los oídos la sensación peculiar propia del descenso a una mina profunda.

Ley de Boyle

La Ley de Boyle es una de las Leyes de Los Gases, y se refiere a la Variación en el Volumen de un gas debida a la Presión. Robert Boyle fue el primero que estudió cuidadosamente el efecto de la Presión sobre los volúmenes de los gases.

Observó que todos los gases se comportan de igual modo al ser sometidos a cambios de Presión, siempre que la Temperatura se mantenga constante.

Puede enunciarse como sigue:

“El Volumen de todo gas seco, a Temperatura Constante, varia inversamente a la presión a que se somete”

Puede expresarse matemáticamente como sigue:

V varia como 1 /P

V = k (constante) * 1/P

O bien V*P = k

Es por tanto que también se expresa:

“Para cualquier masa de gas seco a Temperatura Constante, el producto del Volumen por la Presión es constante”.

Ley de Charles

Charles estudió la dilatación de los gases y demostró que, manteniendo constante la presión, todos los gases se dilatan en igual extensión cuando se calientan un número de grados determinado.

Si se mide un volumen de gas a 32°F y se eleva la temperatura a 33°F sin variar la Presión, el aumento de Volumen equivale a 1/492 del primitivo.

La Ley de Charles tiene como expresión matemática:

V/T = V’/T’

Indica que la relación entre Volumen y Temperatura es igual, tanto en un estado inicial como en el final. Esto si se mantiene la Presión Constante.

Ley de Gay-Lussac

Gay-Lussac enunció la Ley que establece cómo se relacionan la Presión y la Temperatura cuando se mantiene constante el Volumen que ocupa el gas.

Cuando la Presión es baja, las moléculas del gas estarán más agitadas. Esto se relaciona con una Temperatura elevada. Por otro lado, una Presión mayor compactará las moléculas y el sistema se enfriará.

La Ley de Gay Lussac se expresa matemáticamente como:

P/T = P’/T’

Ley General del Estado Gaseoso

Siempre que se mide una masa dada de gas, hay que anotar no sólo el Volumen, sino también la presión y la temperatura a que se ha efectuado la medición. A menudo hay que calcular el Volumen a condiciones NTP (Normales de Temperatura y Presión), cuando se da el volumen en condiciones distintas a estas.

La Ley General del Estado Gaseoso toma en cuenta todas las variables como fluctuantes de un estado de equilibrio a otro, sin que haya una de ellas constante.

PV/T = P’V’/T’

Se sigue estableciendo que la Relación de estas tres variables es constante: Presión-Volumen entre Temperatura.

Ejemplos de Ley General del Estado Gaseoso

1.-Una cantidad de gas ocupa 300ml a 283K y 750mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 750mmHg

V = 300ml

T = 283K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (750mmHg)(300ml)(273K) / (760mmHg)(283K)

V’ = 286 ml

2.-Una cantidad de gas ocupa 250ml a 343K y 740mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 740mmHg

V = 250ml

T = 343K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (740mmHg)(250ml)(273K) / (760mmHg)(343K)

V’ = 194 ml

3.-Una cantidad de gas ocupa 100ml a 453K y 770mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 770mmHg

V = 100ml

T = 453K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (770mmHg)(100ml)(273K) / (760mmHg)(453K)

V’ = 61 ml

4.-Una cantidad de gas ocupa 1500ml a 293K y 745mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 745mmHg

V = 1500ml

T = 293K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (745mmHg)(1500ml)(273K) / (760mmHg)(293K)

V’ = 1370 ml

5.-Una cantidad de gas ocupa 2400ml a 323K y 767mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 767mmHg

V = 2400ml

T = 323K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (767mmHg)(2400ml)(273K) / (760mmHg)(323K)

V’ = 2047 ml

6.-Una cantidad de gas ocupa 1250ml a 653K y 800mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 800mmHg

V = 1250ml

T = 653K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (800mmHg)(1250ml)(273K) / (760mmHg)(653K)

V’ = 550 ml

7.-Una cantidad de gas ocupa 890ml a 393K y 810mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 810mmHg

V = 890ml

T = 393K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (810mmHg)(890ml)(273K) / (760mmHg)(393K)

V’ = 659 ml

8.-Una cantidad de gas ocupa 320ml a 233K y 820 mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 820mmHg

V = 320ml

T = 233K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (820mmHg)(320ml)(273K) / (760mmHg)(233K)

V’ = 404 ml

9.-Una cantidad de gas ocupa 1210ml a 413K y 795mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 795mmHg

V = 1210ml

T = 413K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (795mmHg)(1210ml)(273K) / (760mmHg)(413K)

V’ = 837 ml

10.-Una cantidad de gas ocupa 900ml a 288K y 725mmHg de Presión. Encontrar el Volumen en las condiciones normales: 273K y 760mmHg.

P = 725mmHg

V = 900ml

T = 288K

P’ = 760mmHg

V’ = ¿?

T’ = 273K

PV/T = P’V’/T’

V’ = ( P V T’ ) / ( P’ T )

V’ = (725mmHg)(900ml)(273K) / (760mmHg)(288K)

V’ = 814 ml