TERMODINÁMICA, CALOR Y GASES

Ley general de los gases: fórmula y ejemplos explicados

Un globo que asciende puede cambiar simultáneamente presión, volumen y temperatura; la relación combinada compara sus dos estados.

Editorial Ejemplode 6 min Revisado editorialmente
Respuesta rápida

Para una cantidad fija de gas ideal, la ley combinada establece P₁V₁/T₁=P₂V₂/T₂. Presiones absolutas y temperaturas kelvin son obligatorias.

    Qué sucede en esta situación

    Primero identifica qué variable permanece constante y convierte las escalas absolutas. La fórmula relaciona estados de equilibrio; no describe por sí sola cada instante de la trayectoria.

    Dos estados de un gas para Ley general de los gases
    Compara los estados solo después de identificar la variable constante y convertir a escalas absolutas.

    Qué explica y qué no explica

    Idea física: La relación conecta presión, volumen y temperatura de dos estados bajo una restricción explícita.

    Condición: La cantidad de gas permanezca constante entre dos estados de equilibrio.

    Límite: El gas real puede desviarse a alta presión o cerca de condensación y la cantidad debe permanecer fija.

    Conexiones de la familia

    Para distinguir mecanismos y elegir el modelo adecuado, continúa con Ley de Boyle y compáralo con Gases ideales y reales.

    Fórmula principal

    Ley general de los gasesP₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂

    Relación entre dos estados de una cantidad fija de gas ideal cuando la cantidad de gas permanezca constante entre dos estados de equilibrio.

    Magnitudes, símbolos y unidades

    MagnitudSímboloUnidadSímbolo de unidadNota
    PresiónPpascalPaSiempre absoluta.
    VolumenVmetro cúbicom³Puede usarse otra unidad si es coherente en ambos estados.
    TemperaturaTkelvinKEscala absoluta.
    Cantidad de gasnmolmolDebe permanecer constante.

    Fórmulas derivadas

    Despeje de la incógnita

    Aísla la variable buscada

    Procedencia: Parte de P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ y conserva factores de ambos estados.

    Cuándo usarla: Después de convertir unidades.

    Caso del gas ideal

    pV=nRT

    Procedencia: La ley es un caso o una comparación de la ecuación de estado.

    Cuándo usarla: Gas suficientemente ideal.

    Cómo resolver problemas de ley general de los gases

    1. Representa la situación

      Distingue el sistema, el entorno, los estados inicial y final y la magnitud buscada.

    2. Comprueba las condiciones

      Verifica que la cantidad de gas permanezca constante entre dos estados de equilibrio.

    3. Unifica unidades

      usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.

    4. Sustituye con signos

      Usa la relación P₁V₁/T₁ = P₂V₂/T₂ y conserva la convención declarada.

    5. Interpreta el resultado

      Comprueba unidad, orden de magnitud, dirección y límite del modelo.

    10 ejemplos explicados de ley general de los gases

    Cada solución avanza de la situación concreta a la interpretación del resultado. Comprueba los datos, las unidades y el sentido de la conclusión antes de continuar.

    1

    Globo meteorológico

    V₂=2,25 L.

    Problema: 2 L a 100 kPa y 300 K pasan a 80 kPa y 270 K.

    1. Datos: P₁=100; V₁=2; T₁=300; P₂=80; T₂=270.
    2. Principio: P₁V₁/T₁=P₂V₂/T₂.
    3. Sustitución: V₂=P₁V₁T₂/(P₂T₁).
    4. Cálculo o razonamiento: 100×2×270/(80×300)=2,25.
    5. Resultado: V₂=2,25 L.
    6. Interpretación: La menor presión favorece expansión; el enfriamiento la limita.
    2

    Cilindro

    P₂≈96,2 kPa.

    Problema: 1,5 L a 120 kPa y 290 K llegan a 2,0 L y 310 K. Halla P₂.

    1. Datos: P₁=120; V₁=1,5; T₁=290; V₂=2; T₂=310.
    2. Principio: P₂=P₁V₁T₂/(T₁V₂).
    3. Sustitución: P₂=120×1,5×310/(290×2).
    4. Cálculo o razonamiento: 55800/580≈96,2.
    5. Resultado: P₂≈96,2 kPa.
    6. Interpretación: La expansión domina sobre el aumento térmico.
    3

    Temperatura final

    T₂=300 K.

    Problema: Un gas pasa de 1 L, 100 kPa, 250 K a 0,8 L y 150 kPa.

    1. Datos: P₁=100; V₁=1; T₁=250; P₂=150; V₂=0,8.
    2. Principio: T₂=P₂V₂T₁/(P₁V₁).
    3. Sustitución: T₂=150×0,8×250/(100×1).
    4. Cálculo o razonamiento: =300.
    5. Resultado: T₂=300 K.
    6. Interpretación: Compresión y presión mayor corresponden al estado más caliente.
    4

    Presión inicial

    P₁=100 kPa.

    Problema: V₁=3 L, T₁=300 K; estado final: 2 L, 360 K y 180 kPa.

    1. Datos: Datos de dos estados; n constante.
    2. Principio: P₁=P₂V₂T₁/(V₁T₂).
    3. Sustitución: P₁=180×2×300/(3×360).
    4. Cálculo o razonamiento: 108000/1080=100.
    5. Resultado: P₁=100 kPa.
    6. Interpretación: Las unidades de volumen se cancelan por usarse coherentemente.
    5

    Volumen inicial

    V₁≈4,17 L.

    Problema: Un gas termina en 5 L, 90 kPa y 270 K; empezó a 120 kPa y 300 K.

    1. Datos: P₁=120; T₁=300; P₂=90; V₂=5; T₂=270.
    2. Principio: V₁=P₂V₂T₁/(P₁T₂).
    3. Sustitución: V₁=90×5×300/(120×270).
    4. Cálculo o razonamiento: 135000/32400≈4,17.
    5. Resultado: V₁≈4,17 L.
    6. Interpretación: Se conserva la cantidad de gas; no se usa si hay fuga.
    6

    Conversión Celsius

    Razón térmica≈1,333.

    Problema: Estado 1 a 27 °C y estado 2 a 127 °C.

    1. Datos: T₁=300,15 K; T₂=400,15 K.
    2. Principio: La ley combinada usa kelvin.
    3. Sustitución: Se convierten antes de formar cocientes.
    4. Cálculo o razonamiento: No se divide 127/27.
    5. Resultado: Razón térmica≈1,333.
    6. Interpretación: El desplazamiento de 273,15 cambia por completo una razón.
    7

    Fuga

    No directamente.

    Problema: Durante el cambio escapa parte del gas. ¿Sirve la ley combinada entre los dos estados?

    1. Datos: n no es constante.
    2. Principio: La forma P₁V₁/T₁=P₂V₂/T₂ supone cantidad fija.
    3. Sustitución: La condición falla.
    4. Cálculo o razonamiento: Debe incluirse n mediante PV=nRT.
    5. Resultado: No directamente.
    6. Interpretación: Una fuga modifica la cantidad de materia y rompe la constante.
    8

    Estado compatible

    Estados compatibles.

    Problema: P,V,T cambian de 100,2,300 a 150,1,225 en unidades coherentes.

    1. Datos: P₁V₁/T₁=200/300; P₂V₂/T₂=150/225.
    2. Principio: Los cocientes deben coincidir.
    3. Sustitución: 0,6667 y 0,6667.
    4. Cálculo o razonamiento: Coinciden.
    5. Resultado: Estados compatibles.
    6. Interpretación: Esto no describe la trayectoria intermedia, solo relaciona estados de equilibrio.
    9

    Presiones absolutas

    P=150 kPa absoluta.

    Problema: Un manómetro indica 50 kPa y la atmósfera 100 kPa. ¿Qué P entra en la ley?

    1. Datos: Pman=50; Patm=100.
    2. Principio: Pabs=Pman+Patm.
    3. Sustitución: Pabs=50+100.
    4. Cálculo o razonamiento: =150.
    5. Resultado: P=150 kPa absoluta.
    6. Interpretación: Las leyes de gases no usan presión manométrica como si partiera de cero.
    10

    Elegir ley simple

    Se obtiene Boyle.

    Problema: Si T permanece constante, ¿qué forma resulta de la ley combinada?

    1. Datos: T₁=T₂.
    2. Principio: Se cancelan las temperaturas.
    3. Sustitución: P₁V₁=P₂V₂.
    4. Cálculo o razonamiento: Reducción algebraica.
    5. Resultado: Se obtiene Boyle.
    6. Interpretación: Las leyes simples son casos particulares de la relación general.

    Ahora te toca a ti

    Ejercicio 1

    2 L, 100 kPa, 300 K pasan a 1 L y 300 K. Halla P₂.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 200 kPa

    Se reduce a Boyle porque T es constante.

    Ejercicio 2

    1 L, 100 kPa, 250 K pasa a 2 L, 80 kPa. Halla T₂.

    Comprobar respuesta

    Respuesta: 400 K

    T₂=P₂V₂T₁/(P₁V₁).

    Ejercicio 3

    ¿Qué debe mantenerse constante?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: Cantidad de gas

    Si hay fuga, usa PV=nRT con n distinto.

    Ejercicio 4

    ¿Se pueden mezclar atm y kPa?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No sin convertir

    P₁ y P₂ deben usar unidades coherentes.

    Ejercicio 5

    ¿La ecuación describe la trayectoria?

    Comprobar respuesta

    Respuesta: No

    Relaciona estados de equilibrio.

    Errores frecuentes

    Error: Aplicar la fórmula sin comprobar que la cantidad de gas permanezca constante entre dos estados de equilibrio.

    Corrección: Declara primero las condiciones del proceso.

    Si cambia una variable que el modelo supone fija, la relación deja de describir el caso.

    Error: Usar °C en razones, presión manométrica o cambiar unidades entre estados.

    Corrección: usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.

    Las unidades forman parte de la magnitud y permiten detectar sustituciones incoherentes.

    Error: Elegir la ley por el nombre del problema sin identificar la variable constante.

    Corrección: La relación conecta presión, volumen y temperatura de dos estados bajo una restricción explícita.

    La corrección conecta el cálculo con el fenómeno físico observable.

    Error: Ocultar o cambiar el signo del resultado.

    Corrección: Presiones, volúmenes y temperaturas absolutas son positivos; los cambios se interpretan comparando estados.

    Debe declararse una convención y conservarla durante todo el procedimiento.

    Error: Extender el modelo fuera de su intervalo útil.

    Corrección: Indica el límite: el gas real puede desviarse a alta presión o cerca de condensación y la cantidad debe permanecer fija.

    Una fórmula puede ser exacta dentro de un modelo y aun así requerir cautela en un sistema real.

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    Pregunta 1 de 10

    ¿Cuál es la relación principal de Ley general de los gases?

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    Fuentes y revisión editorial

    Cómo citar este artículo

    Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Ley general de los gases: fórmula y ejemplos explicados. https://www.ejemplode.com/fisica/ley-general-de-los-gases/

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