Ley general de los gases para Niños

La ley experimental de los gases es una ley que combina la ley de Boyle-Mariotte, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes se refieren a cada una de las variables que son presión, volumen y temperatura absoluta. La ley de Charles establece que el volumen y la temperatura absoluta son directamente proporcionales cuando la presión es constante. La ley de Boyle afirma que presión y el volumen son inversamente proporcionales entre sí a temperatura constante. Finalmente, la ley de Gay-Lussac introduce una proporcionalidad directa entre la presión y la temperatura absoluta, siempre y cuando se encuentre a un volumen constante. La interdependencia de estas variables se muestra en la ley de los gases combinados, que establece claramente que:

La relación entre el producto presión-volumen y la temperatura de un sistema permanece constante.

Matemáticamente puede formularse como:

$\frac { PV }{ T } = K$

Donde:

P es la presión
V es el volumen
T es la temperatura absoluta (en kelvins)
K es una constante (con unidades de energía dividido por la temperatura) que dependerá de la cantidad de gas considerado.

Donde presión, volumen y temperatura se han medido en dos instantes distintos 1 y 2 para un mismo sistema.

En adición de la ley de Avogadro al rendimiento de la ley de gases combinados se obtiene la ley de los gases ideales.

Derivación a partir de las leyes de los gases

Ley de Boyle establece que el producto presión-volumen es constante:

(1) $PV = k_1 \qquad$

Ley de Charles muestra que el volumen es proporcional a temperatura absoluta:

(2) $V = k_2T \qquad$

Ley de Gay-Lussac dice que la presión es proporcional a la temperatura absoluta:

(3) $P = k_3T \qquad$

donde P es la presión, V el volumen y T la temperatura absoluta de un gas ideal.

Mediante la combinación de (2) o (3) podemos obtener una nueva ecuación con P, V y T.

$PV=k_{ 2 }{ k }_{ 3 }{ T }^{ 2 }$

Definiendo el producto de K₂ por K₃ como K₄:

$PV=k_{ 4 }{ T }^{ 2 }$

Multiplicando esta ecuación por (1):

${ (PV) }^{ 2 }={ k }_{ 1 }k_{ 4 }{ T }^{ 2 }$

Definiendo k₅ como el producto de k₁ por k₄ reordenando la ecuación:

$\frac { { (PV) }^{ 2 } }{ { T }^{ 2 } } ={ k }_{ 5 }$

Sacando raíz cuadrada:

$\frac { PV }{ T } ={ \sqrt { { k }_{ 5 } } }$

Renombrando la raíz cuadrada de k₅ como K nos queda la ecuación general de los gases:

$\frac { PV }{ T } = K \qquad$

Aplicaciones

La ley de los gases combinados se puede utilizar para explicar la mecánica que se ven afectados de presión, temperatura y volumen. Por ejemplo: los acondicionadores de aire, refrigeradores y la formación de nubes.

Véase también

En inglés: Combined gas law Facts for Kids

Ley de los gases ideales
Proceso termodinámico

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Véase también