Equipo de laboratorio de Biofísica 4: Ley de Gases

Gas Ideal

Idealización del comportamiento de los gases reales aunque en algunas condiciones de presión y temperatura es aceptable.

Un gas ideal es aquel que se comparta de acuerdo a las leyes de Robert Boyle- Mariotte, Jaques Charles, Gay Lussac, Joule y Amadeo Avogadro.

Estados de materia sometidos: sólido, líquido y gaseoso, que dependen de la presión y de la temperatura a la que se encuentran sometidos.

En el estado sólido: la fuerza de cohesión de las moléculas causa que estén muy próximas unas de otros con escaso margen de movimiento entre ellas.
En el estado líquido esta fuerza de cohesión molecular es menor permitiendo mayor libertad de movimiento entre ellas.
En el estado gaseoso la fuerza de cohesión de las moléculas es muy pequeña o nula lo cual permite que estas se muevan libremente y en todas direcciones.

Temperatura (T)

Ejerce gran influencia sobre el estado de las moléculas de un gas aumentando o disminuyendo la velocidad de las mismas. Se expresa en grados Kelvin. Cuando la escala usada esté en grados Celsius, debemos hacer la conversión, sabiendo que 0º C equivale a + 273,15 º Kelvin.
Presión (P)

Se define como la relación que existe entre una fuerza (F) y la superficie (S) sobre la que se aplica, y se calcula con la fórmula:

Volumen

Es todo el espacio ocupado por algún tipo de materia. En el caso de los gases, estos ocupan todo el volumen disponible del recipiente que los contiene. Se usa el litro (L) y el milílitro (ml). Recordando que un litro equivale a mil milílitros:

1 L = 1.000 mL

También sabemos que 1 L equivale a 1 decímetro cúbico (1 dm³) o a mil centímetros cúbicos (1.000 cm³) , lo cual hace equivalentes (iguales) 1 mL con 1 cm³:

1 L = 1 dm³ = 1.000 cm³ = 1.000 mL

1 cm³ = 1 mL

Cantidad de gas

Se relaciona con el número total de moléculas que la componen. Para medir la cantidad de un gas se usa como unidad de medida el mol.

Como recordatorio, un mol (ya sea de moléculas o de átomos) es igual a 6,022 por 10 elevado a 23:

1 mol de moléculas = 6,022•10²³

1 mol de átomos = 6,022•10²³

Ley de Avogrado

El volumen de un gas es directamente proporcional a la cantidad del mismo.

Ley la cual relaciona la cantidad de gas (n, en moles) con su volumen en litros (L), considerando que la presión y la temperatura permanecen constantes (no varían).

Significa que:

Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen del mismo.

Si disminuimos la cantidad de gas, disminuirá el volumen del mismo.

Traduce en que si dividimos el volumen de un gas por el número de moles que lo conforman obtendremos un valor constante.

Ley de Boyle-Mariotte (1627-1691)

Esta ley nos permite relacionar la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante.
Establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

Singnifica que:

Si la presión aumenta, el volumen disminuye.

Si la presión disminuye, el volumen aumenta.

Si la cantidad de gas y la temperatura permanecen constantes, el producto de la presión por el volumen siempre tiene el mismo valor.

Evolución reversible de un sistema termodinamico que transcurre a temperatura constante. Las isotermas de un gas ideal en un diagrama P-V, llamado diagrama de Claperyon, son hipérbolas equiláteras, cuya ecuación es P*V=C.

Ley de Charles

Mediante esta ley relacionamos la temperatura y el volumen de un gas cuando mantenemos la presión constante.
La ley afirma que:
Si aumenta la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas aumenta.
Si disminuye la temperatura aplicada al gas, el volumen del gas disminuye.

Como lo descubrió Charles, si la cantidad de gas y la presión permanecen constantes, el cociente entre el volumen (V) y la temperatura (T) siempre tiene el mismo valor (K) (es constante).

Ley de Gaay-Lusscc

Establece la relación entre la presión (P) y la temperatura (T) de un gas cuando el volumen (V) se mantiene constant. La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura.

Esto significa que:

Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.

Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.