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Leyes de los gases

Física

Conceptos clave

Las leyes de los gases relacionan la presión, el volumen y la temperatura de un gas.
Cada ley mantiene una magnitud constante y relaciona las otras dos.
La temperatura debe ir siempre en kelvin.
Son casos particulares de la ley del gas ideal.

Ley de Boyle (T constante)

A temperatura constante, presión y volumen son inversamente proporcionales.
$pV = \text{constante}$ , o bien $p_1 V_1 = p_2 V_2$ .
Comprimir el gas (menos volumen) sube la presión.

Ley de Charles (p constante)

A presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura (K).
$\dfrac{V}{T} = \text{constante}$ , o bien $\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}$ .
Calentar un gas a presión constante lo dilata.

Ley de Gay-Lussac (V constante)

A volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura (K).
$\dfrac{p}{T} = \text{constante}$ , o bien $\dfrac{p_1}{T_1} = \dfrac{p_2}{T_2}$ .
Calentar un gas en un recipiente rígido sube su presión.

Ejemplo resuelto

Problema: un gas ocupa 2,0 L a 100 kPa. Si se comprime a 0,5 L a T constante, ¿qué presión tiene? (Boyle)
$p_1 V_1 = p_2 V_2$ → $100\times2{,}0 = p_2\times0{,}5$ .
$p_2 = \dfrac{100\times2{,}0}{0{,}5} = 400\,\text{kPa}$ .

En el examen IB

Usa siempre kelvin en Charles y Gay-Lussac (nunca Celsius).
Identifica qué magnitud se mantiene constante para elegir la ley.
Error frecuente: aplicar proporcionalidad directa del volumen con la temperatura en °C.
Boyle: relación inversa ( $pV$ ); Charles y Gay-Lussac: relación directa con $T$ (K).