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    1.3.3 LEY DE GAY-LUSSAC

    Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850).


    Químico y físico francés, nacido en Saint-Léonard-de-Noblat, y fallecido en París.
    Su fama se debe al descubrimiento de las leyes de gases que llevan su nombre.

    La cual establece, que, a volumen constante, la presión de una masa fija de un gas dado es directamente proporcional a la temperatura Kelvin.
    También comprobó la teoría de la capilaridad de Laplace. Cuando los gases se combinan lo hacen en una relación simple ente cada uno de los componentes y el producto final, medido bajo idénticas condiciones de temperatura y presión, nos referimos a la Ley de Gay-Lussac.


    La presión del gas es directamente proporcional a su temperatura:

    • Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.
    • Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.

    ¿Por qué ocurre esto?

    Al aumentar la temperatura las moléculas del gas se mueven más rápidamente y por tanto aumenta el número de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

    Gay-Lussac descubrió que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presión y la temperatura siempre tenía el mismo valor:



    (El cociente entre la presión y la temperatura es constante)


    FÓRMULAS PARA LA LEY DE GAY-LUSSAC.

     

    Además puede expresarse como:

    Despejando T1 se obtiene:

    Despejando T2 se obtiene:

    Despejando V1 es igual a:


    Despejando V2 se obtiene:


    Donde:

    • V es el volumen
    • T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin).
    • k es la constante de proporcionalidad.

     

    PROBLEMAS RESUELTOS DE LA LEY DE GAY - LUSSAC

    1.- Una cantidad de gas ocupa un volumen de 80 cm3 a una presión de 750 mm Hg. ¿Qué volumen ocupará a una presión de 1,2 atm.si la temperatura no cambia?

    Como la temperatura y la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Boyle: P1.V1 = P2.V2
    Tenemos que decidir qué unidad de presión vamos a utilizar. Por ejemplo atmósferas.
    Como 1 atm = 760 mm Hg, sustituyendo en la ecuación de Boyle:

     

    Se puede resolver igualmente con mm de Hg.


    2.- El volumen inicial de una cierta cantidad de gas es de 200 cm3 a la temperatura de 20ºC. Calcula el volumen a 90ºC si la presión permanece constante.

    Como la presión y la masa permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de Charles y Gay-Lussac:

    El volumen lo podemos expresar en cm3 y, el que calculemos, vendrá expresado igualmente en cm3, pero la temperatura tiene que expresarse en Kelvin.



    3.- Una cierta cantidad de gas se encuentra a la presión de 790 mm Hg cuando la temperatura es de 25ºC. Calcula la presión que alcanzará si la temperatura sube hasta los 200ºC.

     

    Como el volumen y la masa  permanecen constantes en el proceso, podemos aplicar la ley de   Gay-Lussac:

    La presión la podemos expresar en mm Hg y, la que calculemos, vendrá expresada igualmente en mm Hg, pero la temperatura tiene que expresarse en Kelvin.



    4.- Disponemos de un recipiente de volumen variable. Inicialmente presenta un volumen de 500 cm3 y contiene 34 g de amoníaco. Si manteniendo constante la P y la T, se introducen 68 g de amoníaco, ¿qué volumen presentará finalmente el recipiente?

    Ar (N)=14. Ar (H)=1.

     

    Manteniendo constante la P y la T, el volumen es directamente proporcional al número de moles del gas. El mol de amoníaco, NH3, son 17 g luego:

     Inicialmente  hay en el recipiente 34 g de gas que serán 2 moles y al final hay 192 g de amoníaco que serán 6 moles.



    Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si aumentamos la temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión se incrementará a P2, y se cumplirá:





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    Esta ley, al igual que la de Charles, está expresada en función de la temperatura absoluta expresada en Kelvin. La isócora se observa en la siguiente gráfica P - V:


    Este proceso también se puede representar en una gráfica P - T:


    La siguiente imagen ilustra la ley de Gay-Lussac. En un recipiente rígido, a volumen constante, la presión se dobla al duplicar la temperatura absoluta.




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    CUESTIONARIO PREVIO

    “LEY DE GAY-LUSSAC"

     

           1.           ¿Cuál es la situación física que permite asociar objetivamente el

                             valor cero a la presión?


                          R.- El valor de cero presión (cuando se habla de presión absoluta)     

                                  físicamente se asocia con el vacío absoluto. Y cuando se habla  

                                  de presiones manométricas, se refiere a la presión de la

                                  atmósfera.

     

    2.           ¿Por qué es necesario el uso de la presión absoluta en los

                              análisis termodinámicos?


             R.- Para tener una referencia con la cual medir las  presiones

                                  en cualquier lugar sin importar la presión atmosférica del   

                                  medio en el que se encuentre el sistema por medir.


                     3.       ¿Qué dice el postulado de estado?

                                 R.- Los estados  de  equilibrio  de  un  sistema  dado quedan

                                      determinados completamente especificando  propiedades     

                                      termodinámicas independientes, donde n es el  número de   

                                 los modos pertinentes de trabajo casi estático de un sistema.

    4.       Si un gas se hallase confinado en un cilindro vertical con un

                             embolo libre de fricción y durante un proceso el émbolo se                          moviese sin aceleración:

                             A).- ¿Qué proceso se tendría

                             B).-  ¿Qué propiedad termodinámica se mantenecesariamente
                                      invariable?

                                     R.- A) Es un proceso isotérmico, es decir a temperatura constante.
                                     R.- B) Volumen y presión variables, Temperatura constante.




    Fuentes:
    1. http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recursos_informaticos/andared02/leyes_gases/ley_gaylussac.html
    2. http://148.204.160.158/polilibros/fisicoquimica/gases/ley%20gay.htm
    3. http://www.cneq.unam.mx/cursos_diplomados/diplomados/medio_superior/ens_3/portafolios/quimica/equipo3/leydegaylussac.htm
    4. http://www.youtube.com/watch?v=SmLDeAUs-84
    5. http://www.youtube.com/watch?v=VNU6YpKmLtM

    Recopilado por: Bibiana Cruz Alcántar. 5ºG



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    carlos cbtis162,
    17/11/2010 22:22
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