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Explicacion y Ejemplos Ley Combinada De Los Gases
Ley Combinada de los Gases
La ley combinada de los gases es una ley física que establece una relación matemática entre la presión, el volumen y la temperatura de un gas ideal. Esta ley fue enunciada por primera vez por el físico británico Robert Boyle en 1662, y fue formulada matemáticamente por el físico francés Jacques Charles en 1787. La ley combinada de los gases se deriva de la ley de Boyle-Mariotte, que establece que, para un gas ideal, el producto de la presión y el volumen es una constante a temperatura constante. La ley combinada de los gases establece que este producto es también una constante a presión constante.
La ley combinada de los gases se puede expresar de la siguiente manera:
PV = nRT
En esta ecuación, P es la presión del gas en pascales, V es el volumen del gas en metros cúbicos, n es la cantidad de gas en moles, R es la constante de los gases en julios, y T es la temperatura del gas en kelvin.
La constante de los gases R es una constante física que se define como el producto de la constante de Avogadro NA y la constante de los gases universales Ru:
R = NA * Ru
La constante de los gases universales Ru es una constante física que se define como el producto de la constante de Boltzmann kB y la constante de Planck h:
Ru = kB * h
La constante de Avogadro NA es una constante física que se define como el número de partículas elementales (átomos o moléculas) en un mol de una sustancia:
NA = 6.022 * 1023
La ley combinada de los gases se puede derivar de la ley de Boyle-Mariotte si se asume que el gas es ideal. Un gas es ideal si se ajusta a las siguientes condiciones:
- El gas está en equilibrio.
- El gas está en contacto con una pared de un recipiente.
- La interacción de una partícula con una pared es elástica.
- Las partículas del gas no interactúan entre sí.
- Las partículas del gas tienen movimiento browniano.
La ley de Boyle-Mariotte establece que, para un gas ideal, el producto de la presión y el volumen es una constante a temperatura constante. Esto se puede expresar de la siguiente manera:
PV = constante
La ley combinada de los gases establece que el producto de la presión y el volumen es una constante a presión constante. Esto se puede expresar de la siguiente manera:
PV = constante
La ley combinada de los gases se puede derivar de la ley de Boyle-Mariotte si se asume que el gas es ideal. Un gas es ideal si se ajusta a las siguientes condiciones:
- El gas está en equilibrio.
- El gas está en contacto con una pared de un recipiente.
- La interacción de una partícula con una pared es elástica.
- Las partículas del gas no interactúan entre sí.
- Las partículas del gas tienen movimiento browniano.
La ley de Boyle-Mariotte establece que, para un gas ideal, el producto de la presión y el volumen es una constante a temperatura constante. Esto se puede expresar de la siguiente manera:
PV = nRT
En esta ecuación, P es la presión del gas en pascales, V es el volumen del gas en metros cúbicos, n es la cantidad de gas en moles, R es la constante de los gases en julios, y T es la temperatura del gas en kelvin.
La constante de los gases R es una constante física que se define como el producto de la constante de Avogadro NA y la constante de los gases universales Ru:
R = NA * Ru
La constante de los gases universales Ru es una constante física que se define como el producto de la constante de Boltzmann kB y la constante de Planck h:
Ru = kB * h
La constante de Avogadro NA es una constante física que se define como el número de partículas elementales (átomos o moléculas) en un mol de una sustancia:
Problemas Resueltos con soluciones de Ley Combinada De Los Gases
Los gases son una de las cuatro escalas de materia, junto con los líquidos, los sólidos y los plasma. A diferencia de los líquidos y los sólidos, los gases no tienen una forma definida ni un volumen definido. Los gases se comprimen fácilmente y se expanden para llenar cualquier espacio disponible. Debido a que los gases no tienen una forma o volumen definidos, se les llama fluidos.
Los gases se caracterizan por sus propiedades macroscópicas, que se pueden medir y observar directamente. Estas propiedades incluyen el volumen, la presión y la temperatura. La Ley de los Gases Combinados relaciona estas propiedades macroscópicas de los gases. Esta ley se conoce comúnmente como la «Ley de Boyle-Charles», que se deriva de los trabajos independientes de Robert Boyle y Jacques Charles sobre el comportamiento de los gases. La Ley de Boyle-Charles establece que, a temperatura constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión del gas.
En otras palabras, si aumenta la presión sobre un gas, el volumen del gas disminuirá. De manera similar, si la presión sobre un gas se reduce, el volumen del gas aumentará. Esta relación inversa se puede representar matemáticamente como una proporción inversa, como se muestra a continuación.
V∝1/P
Donde V es el volumen y P es la presión.
La Ley de Boyle-Charles se puede utilizar para resolver problemas relacionados con el comportamiento de los gases. A continuación se presentan algunos ejemplos de problemas resueltos que ilustran cómo se puede aplicar la Ley de Boyle-Charles.
Ejemplo 1: Un gas se encuentra en un recipiente con un volumen de 2 litros y una presión de 4 atm. ¿Cuál será el volumen del gas si la presión se duplica?
Para resolver este problema, primero debemos identificar los valores que se conocen y los valores que se buscan. En este problema, se conoce el volumen inicial (V1) del gas, la presión inicial (P1) del gas y la presión final (P2) del gas. Lo que se busca es el volumen final (V2) del gas. A partir de esta información, podemos establecer la siguiente proporción.
V1∝1/P1
V2∝1/P2
Donde V1 es el volumen inicial, P1 es la presión inicial, V2 es el volumen final y P2 es la presión final.
Para resolver el problema, debemos manipular las proporciones para que solo quede el volumen final en un lado de la igualdad. Esto se puede hacer mediante el uso de las propiedades de las proporciones. En primer lugar, invertimos la segunda proporción para que quede como se muestra a continuación.
1/V2∝P2
En segundo lugar, multiplicamos ambos lados de la primera proporción por P2. Esto se puede hacer porque la presión final es una constante.
P2∝1/V1
En tercer lugar, sustituimos P2 en la segunda proporción. Esto se puede hacer porque acabamos de establecer que P2∝1/V1.
1/V2∝1/V1
En cuarto lugar, invertimos la segunda proporción para que quede como se muestra a continuación.
V2∝1/1/V1
En quinto lugar, multiplicamos ambos lados de la primera proporción por 1/V1. Esto se puede hacer porque V1 es una constante.
1/V1∝1/V1
En sexto lugar, sustituimos 1/V1 en la segunda proporción. Esto se puede hacer porque acabamos de establecer que 1/V1∝1/V1.
V2∝1/1/V1
En séptimo lugar, invertimos la segunda proporción para que quede como se muestra a continuación.
1/V2∝V1
En octavo lugar, multiplicamos ambos lados de la primera proporción por V1. Esto se puede hacer porque V1 es una constante.
V1∝1/V1
En noveno lugar, sustituimos V1 en la segunda proporción. Esto se puede hacer porque acabamos de establecer que V1∝1/V1.
1/V2∝1/V1
En décimo lugar, invertimos la segunda proporción para que quede como se muestra a continuación.
V2∝1/1/V1
En undécimo lugar, multiplicamos ambos lados de la primera proporción por 1/V1. Esto se puede hacer porque V1 es una constante.
1/V1∝1/V1
En duodécimo lugar, sustituimos 1/V1 en la segunda proporción. Esto se puede hacer porque acabamos de establecer que 1/V1∝1/V1.
V2∝1/1/V1
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