Leyes experimentales de los gases

### Ley de Avogadro

Esta ley corresponde a la observación de Avogadro de que a temperatura y presión dadas, el número de moléculas de cualquier gas que hay en un volumen determinado es constante.

Por lo tanto, el número de moléculas, y también el de moles, n, es proporcional al volumen de gas, es decir n = k V , a P y T constantes, donde k es la constante de proporcionalidad.

### Ley de Boyle

Robert Boyle advirtió una propiedad que es familiar a cualquiera que haya utilizado una bomba de mano para hinchar un neumático o un balón de fútbol: el aire se opone a ser comprimido con una fuerza creciente.

Boyle recogió una cantidad de aire (n constante) en el extremo cerrado de un tubo, y lo comprimió manteniendo la temperatura constante, adicionando porciones de mercurio en el extremo abierto. . En cualquier punto, la presión total del gas encerrado es la atmosférica más la debida al mercurio en exceso del tubo abierto, de altura h. Los datos originales de presión-volumen obtenidos por Boyle. Una vez que un científico obtiene unos datos tales como los de la tabla intenta descubrir una ecuación matemática que relacione las dos magnitudes dependientes entre sí y que él ha determinado. Un método consiste en representar varios valores de una magnitud frente a los de la otra para obtener una representación gráfica que se corresponda con una ecuación matemática sencilla, por ejemplo hasta obtener una línea recta. La ecuación general de una línea recta es y = ax + b, donde x e y son variables y a y b constantes. Si b es cero, la recta pasa por el origen.

Boyle encontró que, a temperatura constante, para una cantidad dada de gas la expresión que relaciona P con V es, con una precisión razonable, PV = cte , siendo T y n constantes, expresión que es válida para todos los gases.

### Ley de Charles: Relación entre volumen y temperatura

Sabemos que el aire se expansiona al calentarlo, disminuyendo por lo tanto su densidad. Por esta razón, los globos se elevan cuando se hinchan con aire caliente. Aproximadamente cien años después de que Boyle estableciera su ley, Jacques Charles (1746-1823), en Francia, determinó los efectos que una variación de temperatura producía en un volumen de aire. De éstos se deduce que la gráfica de V en función de T es una línea recta que al extrapolarla presenta una intersección a -273° de la escala de temperatura de Celsius, o a -460° de la escala Fahrenheit. Charles expresó la ley así: V = c (t + 273), donde V es el volumen, t es la temperatura centígrada, y c es una constante de proporcionalidad. Más tarde, Lord Kelvin (1824-1907) sugirió que el punto de intersección a - 273 °C representaba un mínimo absoluto de temperatura que no se podía rebasar (puesto que implica que V=0). Actualmente los científicos utilizan la escala de Kelvin de temperatura absoluta, siendo 0°K = -273,16°C y 0°C = 273,16°K. Así, la ley de Charles se expresa como V = c T , a P y n constantes, en la que T es la temperatura absoluta de Kelvin. Esta expresión indica que a presión constante, el volumen de una masa dada de gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

### Ley general de los gases

Las tres ecuaciones de los gases que hemos encontrado hasta ahora se pueden expresar en términos de la proporcionalidad del volumen con otra magnitud. Si recordamos: Ley de Avogadro: V ∝ n ( a P y n constantes) Ley de Boyle: V ∝ 1/P ( a T y n constantes) Ley de Charles: V ∝ T ( a P y n constantes) Por consiguiente, generalizando, el volumen debe ser proporcional al producto de las tres magnitudes, o sea: V ∝ nT/P , o bien PV = nRT , donde R es la constante de proporcionalidad. Esta última ecuación se conoce con el nombre de ley de los gases ideales. El valor numérico de R depende de las unidades en las que se expresan la presión y el volumen (suponiendo que se utilice solamente la escala Kelvin para la temperatura). Si la presión se da en atmósferas y el volumen en litros: R= 0,082054 atm litro K-1 mol-1.

### Condiciones normales

por convenio internacional que las condiciones normales (cn), sean 0°C y 1,0 atm. Obsérvese que las condiciones normales no coincide con las condiciones ambientales en nuestro país. Cuando se habla de condiciones ambientales o estándar, por ejemplo temperatura ambiente, se entiende 25°C y 1 atm de presión.

### Bibliografía

1. ↑ Beltrán, H.(2011). Tema estados de agregación. Tomado de: https://ocw.uca.es/pluginfile.php/239/mod\_resource/content/1/Tema\_5.\_Estados\_de\_Agregacion.pdf