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.
Qué explica y qué no explica
Idea física: La relación conecta presión y volumen de dos estados bajo una restricción explícita.
Condición: Temperatura y cantidad de gas permanezcan constantes.
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 Gases ideales y reales y compáralo con Ley general de los gases.
Fórmula principal
Relación entre dos estados de una cantidad fija de gas ideal cuando temperatura y cantidad de gas permanezcan constantes.
Magnitudes, símbolos y unidades
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de unidad | Nota |
|---|---|---|---|---|
| Presión | P | pascal | Pa | Siempre absoluta. |
| Volumen | V | metro cúbico | m³ | Puede usarse otra unidad si es coherente en ambos estados. |
| Temperatura | T | kelvin | K | Escala absoluta. |
| Cantidad de gas | n | mol | mol | Debe permanecer constante. |
Fórmulas derivadas
Despeje de la incógnita
Aísla la variable buscadaProcedencia: Parte de P₁V₁ = P₂V₂ y conserva factores de ambos estados.
Cuándo usarla: Después de convertir unidades.
Caso del gas ideal
pV=nRTProcedencia: La ley es un caso o una comparación de la ecuación de estado.
Cuándo usarla: Gas suficientemente ideal.
Cómo resolver problemas de ley de boyle
Representa la situación
Distingue el sistema, el entorno, los estados inicial y final y la magnitud buscada.
Comprueba las condiciones
Verifica que temperatura y cantidad de gas permanezcan constantes.
Unifica unidades
usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.
Sustituye con signos
Usa la relación P₁V₁ = P₂V₂ y conserva la convención declarada.
Interpreta el resultado
Comprueba unidad, orden de magnitud, dirección y límite del modelo.
10 ejemplos explicados de ley de boyle
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.
Jeringa
V₂=40 mL.
Problema: 60 mL de aire a 1,0 atm se comprimen a 1,5 atm a temperatura constante.
- Datos: P₁=1,0 atm; V₁=60 mL; P₂=1,5 atm.
- Principio: P₁V₁=P₂V₂.
- Sustitución: V₂=1,0×60/1,5.
- Cálculo o razonamiento: 60/1,5=40.
- Resultado: V₂=40 mL.
- Interpretación: Al aumentar la presión 50 %, el volumen disminuye; la masa y la temperatura deben permanecer constantes.
Burbuja que asciende
V₂=20 mL.
Problema: Una burbuja ocupa 10 mL a 200 kPa y llega a 100 kPa sin cambiar apreciablemente de temperatura.
- Datos: P₁=200 kPa; V₁=10 mL; P₂=100 kPa.
- Principio: P₁V₁=P₂V₂.
- Sustitución: V₂=200×10/100.
- Cálculo o razonamiento: =20.
- Resultado: V₂=20 mL.
- Interpretación: Al reducirse la presión a la mitad, el volumen ideal se duplica.
Bomba manual
V₂=1,0 L.
Problema: 2,0 L de aire a 90 kPa se comprimen hasta 180 kPa.
- Datos: P₁=90; V₁=2,0; P₂=180.
- Principio: P₁V₁=P₂V₂.
- Sustitución: V₂=90×2/180.
- Cálculo o razonamiento: =1,0.
- Resultado: V₂=1,0 L.
- Interpretación: La compresión real rápida puede calentar el gas y apartarse del proceso isotérmico.
Presión final
P₂=2,4 atm.
Problema: 3,0 L a 1,2 atm pasan a 1,5 L.
- Datos: P₁=1,2 atm; V₁=3,0 L; V₂=1,5 L.
- Principio: P₂=P₁V₁/V₂.
- Sustitución: P₂=1,2×3,0/1,5.
- Cálculo o razonamiento: 3,6/1,5=2,4.
- Resultado: P₂=2,4 atm.
- Interpretación: Reducir el volumen a la mitad duplica la presión ideal.
Buceo
V₂=6 L.
Problema: Una bolsa flexible ocupa 2 L a 3 atm y sube hasta 1 atm a temperatura constante.
- Datos: P₁=3 atm; V₁=2 L; P₂=1 atm.
- Principio: V₂=P₁V₁/P₂.
- Sustitución: V₂=3×2/1.
- Cálculo o razonamiento: =6.
- Resultado: V₂=6 L.
- Interpretación: La gran expansión explica por qué el modelo debe aplicarse con cuidado a recipientes flexibles.
Pistón
P₂=240 kPa.
Problema: 0,80 L a 150 kPa se reducen a 0,50 L.
- Datos: P₁=150; V₁=0,80; V₂=0,50.
- Principio: P₂=P₁V₁/V₂.
- Sustitución: P₂=150×0,80/0,50.
- Cálculo o razonamiento: 120/0,50=240.
- Resultado: P₂=240 kPa.
- Interpretación: Las unidades de volumen se cancelan si son iguales en ambos estados.
Expansión suave
V₂=6,25 L.
Problema: 5 L a 100 kPa pasan a una presión de 80 kPa.
- Datos: P₁=100; V₁=5; P₂=80.
- Principio: V₂=P₁V₁/P₂.
- Sustitución: V₂=100×5/80.
- Cálculo o razonamiento: 500/80=6,25.
- Resultado: V₂=6,25 L.
- Interpretación: Menor presión corresponde a mayor volumen en el modelo isotérmico.
Compresión a bar
V₂=200 cm³.
Problema: 500 cm³ a 1 bar se comprimen a 2,5 bar.
- Datos: P₁=1 bar; V₁=500 cm³; P₂=2,5 bar.
- Principio: V₂=P₁V₁/P₂.
- Sustitución: V₂=1×500/2,5.
- Cálculo o razonamiento: =200.
- Resultado: V₂=200 cm³.
- Interpretación: No es necesario convertir unidades cuando cada magnitud usa la misma unidad en ambos estados.
Producto constante
Sí, los datos son compatibles.
Problema: Un gas pasa de P=2 a 4 unidades y de V=6 a 3 unidades. ¿Cumple Boyle?
- Datos: P₁V₁=2×6; P₂V₂=4×3.
- Principio: A T y n constantes, los productos deben coincidir.
- Sustitución: 12 frente a 12.
- Cálculo o razonamiento: Los productos son iguales.
- Resultado: Sí, los datos son compatibles.
- Interpretación: La coincidencia no demuestra por sí sola que el proceso real fuera isotérmico; solo verifica los estados.
Compresión rápida
No directamente.
Problema: Se comprime aire rápidamente y su temperatura sube. ¿Puede aplicarse Boyle directamente?
- Datos: T cambia durante el proceso.
- Principio: Boyle exige temperatura constante.
- Sustitución: La condición no se cumple.
- Cálculo o razonamiento: Debe usarse un modelo que incluya T.
- Resultado: No directamente.
- Interpretación: La ley combinada o un modelo adiabático puede ser más apropiado según el proceso.
Ahora te toca a ti
Ejercicio 1
80 mL a 1 atm se comprimen a 2 atm.
Comprobar respuesta
Respuesta: 40 mL
V₂=P₁V₁/P₂.
Ejercicio 2
2 L a 300 kPa pasan a 3 L. Halla P₂.
Comprobar respuesta
Respuesta: 200 kPa
P₂=P₁V₁/V₂.
Ejercicio 3
¿Qué debe permanecer constante?
Comprobar respuesta
Respuesta: Temperatura y cantidad de gas
Son condiciones de Boyle.
Ejercicio 4
¿Se usa presión absoluta?
Comprobar respuesta
Respuesta: Sí
Las razones termodinámicas parten del vacío.
Ejercicio 5
Si V aumenta 25 %, ¿cómo cambia P ideal?
Comprobar respuesta
Respuesta: Pasa a 1/1,25=0,8 del valor
El producto PV permanece constante.
Errores frecuentes
Error: Aplicar la fórmula sin comprobar que temperatura y cantidad de gas permanezcan constantes.
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 y volumen 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.
Pon a prueba lo aprendido
Pregunta 1 de 10
¿Cuál es la relación principal de Ley de Boyle?
Pregunta 2 de 10
¿Qué condición debe comprobarse antes de aplicarla?
Pregunta 3 de 10
¿Qué unidad o referencia es esencial en este tema?
Pregunta 4 de 10
¿Cuál es la idea física correcta?
Pregunta 5 de 10
¿Qué error debe evitarse?
Pregunta 6 de 10
¿Cómo debe tratarse el signo?
Pregunta 7 de 10
¿Con qué tema conviene compararlo?
Pregunta 8 de 10
¿Qué limita el modelo?
Pregunta 9 de 10
¿Qué paso debe hacerse antes de sustituir números?
Pregunta 10 de 10
¿Cómo se cierra un resultado físico?
Resultado del test
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Revisa tus errores
Preguntas frecuentes
La relación conecta presión y volumen de dos estados bajo una restricción explícita.
Cuando temperatura y cantidad de gas permanezcan constantes.
usar presión absoluta, temperatura en K y unidades coherentes entre estados.
la ley de Boyle mantiene T constante; Charles mantiene presión constante.
El gas real puede desviarse a alta presión o cerca de condensación y la cantidad debe permanecer fija.
Fuentes y revisión editorial
Cómo citar este artículo
Editorial Ejemplode. (2026, 5 de agosto). Ley de Boyle: fórmula y ejemplos explicados. https://www.ejemplode.com/fisica/ley-de-boyle/
Fuentes consultadas
- OpenStax University Physics Volume 2, 2.1: Molecular Model of an Ideal GasModelo ideal, ecuación de estado y desviaciones reales.
- OpenStax University Physics Volume 2, 2.2: Pressure, Temperature, and RMS SpeedTeoría cinética, presión, temperatura y rapidez cuadrática media.
- OpenStax University Physics Volume 2, 1.1: Temperature and Thermal EquilibriumTemperatura, equilibrio térmico y ley cero.
- OpenStax University Physics Volume 2, 3.4: Thermodynamic ProcessesProcesos isobárico, isocórico, isotérmico y adiabático.
- DOE Fundamentals Handbook: Thermodynamics, Heat Transfer, and Fluid FlowReferencia oficial complementaria de termodinámica y transferencia de calor.
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Editorial Ejemplode
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