Ley de Boyle

Ley de Boyle. Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. … La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. El volumen es inversamente proporcional a la presión: Si la presión aumenta, el volumen disminuye.

En 1662 Boyle descubrió que la presión que ejerce un gas es inversamente proporcional a su volumen a temperatura y cantidad de gas constante: P = k / V → P · V = k  (k es una constante).

Por lo tanto: P₁ · V₁ = P₂ · V₂

Lo cual tiene como consecuencia que:

• Si la presión aumenta el volumen disminuye 
• Si la presión disminuye el volumen aumenta

Representación esquemática de la Ley de Boyle

Nota: también se le llama Ley de Boyle-Mariotte ya que este último la descubrió de forma independiente en 1676.

Ejemplos de la Ley de Boyle:

• Ejemplo 1: Comprimimos un pistón de aire a temperatura constante. Empezamos con un volumen de 100 ml a 0,4 atmósferas y vamos disminuyendo el volumen progresivamente. Los valores de presión obtenidos han sido:
  • Estado 1: 100 ml y 0,4 atm → P·T = 40 = k
  • Estado 2: 80 ml y 0,50 atm → P·T = 40 = k
  • Estado 3: 60 ml y 0,67 atm → P·T = 40 = k
  • Estado 4: 40 ml y 1,00 atm → P·T = 40 = k
  • Estado 5: 30 ml y 1,33 atm → P·T = 40 = k
  • Estado 6: 20 ml y 2,00 atm → P·T = 40 = k

resultados del experimento

• Ejemplo 2: A presión de 12 atm, 28L de un gas a temperatura constante experimenta un cambio ocupando un volumen de 15 L Calcular cuál será la presión que ejerce el gas.
  • P₁ = 12 atmósferas
  • V₁ = 28 litros
  • V₂ = 15 litros
• Reemplazando los valores conocidos: 12 · 28 = P₂ · 15 → P₂ = 336 / 15 = 22,4 atmósferas
• Solución: ya que relacionamos presión con volumen, debemos aplicar la Ley de Boyle: P₁ · V₁ = P₂ · V₂,donde:

Ejercicios de la Ley de Boyle:

Ejercicio 1: un tanque a presión de 5 atmósferas contiene 100 m³ de un gas. Calcular el volumen que ocuparía en un tanque a presión ambiente de 1 atmósfera si la temperatura permanece constante.

Ejercicio 2: un globo de helio ocupa 100 litros a nivel del mar (1 atmósfera). Calcular el volumen del globo a 20 kilómetros de altura donde la presión del aire es de 0,054 atmósferas. Se considera que la temperatura es la misma en los dos puntos

Ver solución

Leyes de los Gases: 

• Ley de Avogadro:  V₁ / n₁ = V₂ / n₂

• Ley de  Boyle:  P₁ · V₁ = P₂ · V₂

• Ley de Gay – Lussac:  P₁ / T₁ = P₂ / T₂

• Ley de Charles: V₁ / T₁ = V₂ / T₂

• Ley de los Gases Ideales: P · V = n · R · T

• Ley  General de los Gases: P₁·V₁ / T₁ = P₂·V₂ / T₂

• Ley de  Graham: v₁ / v₂ = (M₂ / M₁)^-1/2

• Ley de  Dalton: P_Total = p₁+p₂+…+p_n

• Ley de  Henry: p = k_H · c