¿Cómo se comportan los gases? Ley de Boyle
Los gases han tenido siempre un gran atractivo para los científicos. Tienen propiedades que los hacen muy diferentes a los líquidos y sólidos. Parecen casi inmateriales pero si experimentamos con cuidado podemos medir su masa, que desde luego es muy pequeña. Asó un litro de aire pesa solo 1g, mientras que un litro de agua pesa 1000g.
Algunos gases son explosivos, otros apagan el fuego, unos son venenosos para nosotros mientras que otros no son indispensables para vivir.
Hace más o menos 250 años los científicos dispusieron de instrumentos suficientemente precisos para estudiar los gases. En esa época ya tenían termómetros, balanzas de precisión, compresores y extractores, y se dispusieron a estudiar los gases.
Comenzamos con el científico inglés Robert Boyle.
En el cuadro podemos ver un científico, rodeado un grupo numeroso de personas (posiblemente familiares y amigos), realizando un experimento.
Han encerrado un pájaro en un vasija de vidrio y están extrayendo el aire de su interior. En pocos segundo el pájaro muere y una mujer vuelve la cabeza aterrada.
Se demostraba así la necesidad del gas que nos rodea para la vida.
Aparte de estos experimentos, que repitieron con otros seres vivos, Robert Boyle es famoso por haber encontrado la primera ley conocida sobre los gases.
Ley de Boyle:
Encerró cierta cantidad de gas en un recipiente con forma de pistón o jeringuilla.
Fue aumentando la presión y comprobó que el volumen disminuía. Al disminuir la presión el volumen recobraba sus valores iniciales.
Al aumentar la presión que se ejerce sobre un gas disminuye su volumen de manera que el producto p.V se mantiene constante.
La representación gráfica es una curva que se llama hipérbola. Para buscar los valores desconocidos podemos mirarlos directamente en la gráfica o utilizar la ley de Boyle que nos dice que p.V tiene que dar siempre el mismo resultado en este caso 20.
Si la presión es 12 atm el volumen debe ser V; p.V=20 ; 12.v=20 V=1,6L
Si el volumen es 6 L, la presión debe ser p; p.V=20 ; p.6=20 p=3,3atm
Esta capacidad de los gases de disminuir de volumen al aumentar la presión permite venderlos en botellas comprimidos para que haya una gran cantidad de gas en un volumen pequeño. Las botellas de los submarinistas están comprimidas a mucha presión. En una sola botella se introducen 2500 L de aire a una presión de 200 atm y eso le permite respirar durante mucho tiempo bajo el agua.
Algunos gases se convierten fácilmente en líquidos al comprimirlos. El butano de nuestras casas lo venden en botellas a 15 atm de presión y como podemos comprobar fácilmente está en estado líquido de manera que caben unos 13 kg de gas. Cuando abrimos la llave el líquido pierde presión y sale en forma de gas. Con una botella de butano podemos obtener unos 4000L de gas.
Para realizar todas estas experiencias Boyle mantenía constante la temperatura lo cual no es fácil. Al perder presión los gases tienden a enfriarse y Boyle tenía que compensar este efecto. Si no queremos que se enfríe o caliente nuestro gas en la experiencia debemos comprimir o expandir lentamente.