La Ley General de los Gases
La ley general de los gases es una ley de los gases que combina la ley de Boyle-Mariotte, la ley de Charles y la ley de Gay-Lussac. Estas leyes matemáticamente se refieren a cada una de las variables termodinámicas con relación a otra mientras todo lo demás se mantiene constante.
La Ley General de los Gases consiste en la unión de las siguientes leyes:
- Ley de Boyle: P1 · V1 = P2 · V2
- Ley de Gay-Lussac: P1 / T1 = P2 / T2
- Ley de Charles: V1 / T1 = V2 / T2
Todas ellas se condensan en la siguiente fórmula que es aplicable para una misma cantidad de gas:
P1 · V1 / T1 = P2 · V2 / T2
donde:
- P es la presión
- V es el volumen
- T es la temperatura absoluta (en grados Kelvin)
Ejemplos de la Ley General de los Gases:
- Ejemplo 1: un gas tiene una presión de 600 mmHg, un volumen de 670 ml y una temperatura de 100ºC. Calcular su presión a 200ºC en un volumen de 1,5 litros.
- P1 = 650 mmHg
- V1 = 670 ml = 0,67 litros
- T1 = 100ºC = 373ºK
- P2 = ?
- V2 = 1,5 litros
- T2 = 200ºC = 473ºK
Despejamos P2 :
- Solución: tenemos masa constante de gas por lo que podemos aplicar la Ley General de los Gases: P1 · V1/ T1 = P2 · V2 / T2 , donde:
- P2 = (P1 · V1 / T1 ) · (T2 / V2)
- P2 = (650 · 0,67 / 373) · (473 / 1,5) = 368 mmHg
- Ejemplo 2: Calcular la temperatura de una determinada cantidad de gas que pasa de 1 atmósfera a 2 atmósferas de presión y de un volumen de 1 litro a 0,5 litros si la temperatura inicial es 25ºC.
Despejamos T2 :- T2 = (P2 · V2) · T1 / (P1 · V1)
- T2 = (2 atm. · 0,5 litros) · 298ºK / (1 atm. · 1 litro) = 1192ºK
- T2 = 1192ºK → en grados Centígrados: T2 = 1192 – 273 = 919ºC
- Solución: tenemos masa constante de gas por lo que podemos aplicar la Ley General de los Gases: P1 · V1/ T1 = P2 · V2 / T2 , donde:
- P1 = 1 atm.
- V1 = 1 litro
- T1 = 25ºC → en grados Kelvin: T1 = 25 + 273 = 298ºK
- P2 = 2 atm.
- V2 = 0,5 litros
- T2 = ?
Ejercicios de la Ley General de los Gases:
Ejercicio 1: tenemos una cantidad fija de gas que ocupa 20 litros a 10ºC y 1 atmósfera a presión atmosférica. Calcular la presión una vez comprimido a 10 litros y a temperatura de 50ºC.
Ejercicio 2: un globo metereológico ocupa 5 m3 de helio a nivel del mar (1 atmósfera) y 25ºC. Calcular el volumen del globo a 20 kilómetros de altura donde la presión del aire es de 0,054 atmósferas y la temperatura de -55ºC.
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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: PTotal = p1+p2+…+pn
- Ley de Henry: p = kH · c