Ley de Gay-Lussac

Unidad de Apoyo para el Aprendizaje

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Introducción


Las leyes empíricas se vinculan con las matemáticas, que describen las relaciones entre las variables de estado —presión, volumen, temperatura— en los gases; se denominan empíricas, debido a que son el resultado de observaciones y numerosos experimentos sobre distintos sistemas gaseosos.

En esta unidad, cuya duración es de una hora, revisarás una de éstas, la ley de Gay-Lussac, desde sus elementos generales hasta el proceso que se sigue cuando se aplica a un problema de impacto biológico. Un ejemplo de su aplicación es cuando las llantas se calientan en una carretera pavimentada en un día muy caluroso; la presión de las llantas se acrecienta como consecuencia del aumento de la temperatura.



Llantas de un automóvil

(s. a.) (s. f.). Mayor presión de las llantas por el aumento de la temperatura [fotografía]. Tomada de https://www.maxpixel.net/static/photo/1x/Automobiles-Gto-Vintage-Classic-Cars-Hot-Rod-74583.jpg

Identificar la ley de Gay-Lussac a partir de sus elementos básicos y ejemplos, para la resolución de problemas de impacto biológico.

Ley de Gay-Lussac


J. L. Gay-Lussac fue un químico francés que estudió las relaciones volumétricas de los gases; encontró que se necesitan tres variables: la presión (P), el volumen (V) y la temperatura (T), para describir determinada cantidad de un gas. Similarmente a las relaciones anteriores, existe una tercera relación, en donde intervienen presión y temperatura, a volumen constante; se puede afirmar que esta relación es una modificación de la ley de Charles; comúnmente, se le llama ley de Gay-Lussac.

Gráfica que muestra los cambios en las variables de estado bajo la ley de Gay-Lussac

Gráfica de la Ley de Gay-Lussac

En esta figura, se observa el cambio del volumen de cantidad específica de un gas, a presión constante, en función de la temperatura, de acuerdo con la ley de Gay-Lussac. En una gráfica isovolumétrica, se muestra que, en condiciones de volumen constante, a mayor temperatura, más presión; todas las pendientes son iguales a V0/273 (Barrow, 2002).

Supuesto y expresión matemática


Esta ley establece la siguiente relación:

La presión de una masa definida de gas, a volumen constante, es directamente proporcional a la temperatura Kelvin.

Esto se muestra, de manera matemática, en la siguiente ecuación:

Pi = Presión del gas

K = Una constante de proporcionalidad

Ti = Temperatura

Para representar el cambio a partir de unas condiciones iniciales de presión y temperatura (Pi y Ti) a unas finales (Pf y Tf), se usa la siguiente fórmula matemática, la cual es una representación diferente de la ley de Gay-Lussac (Hein y Arena, 1997):

Pi = Presión inicial

Ti = Temperatura inicial

Pf = Presión final

Tf = Temperatura final

Ejemplo


Una aplicación en la vida cotidiana de la ley de Gay-Lussac es la verificación de la presión de las llantas de un coche; en bajas temperaturas, ésta disminuye; por ello, es necesario llenar las llantas de aire para incrementar la presión, para que se pueda usar el coche de manera segura.

Llanta desinflada debido a bajas temperaturas

Efecto de la ley de Gay-Lussac en la presión de las llantas

Aplicación de la ley


A partir de los elementos generales de la ley y el ejemplo, revisa un ejercicio de cómo se aplica.

Una llanta de automóvil está llena a una presión manométrica de 200 kPa a 10 °C. Después de un recorrido de 100 km, la temperatura dentro de la llanta aumenta a 40 °C. ¿Cuál es ahora su presión?

Actividad. Presiones y temperatura

Como revisaste, la ley de Gay-Lussac permite relacionar las temperaturas y presiones iniciales y finales de un gas. Ahora que conoces los aspectos básicos de la ley, realiza la siguiente actividad.

Selecciona los datos, elementos o fórmulas que correspondan, de acuerdo con el ejercicio.


Autoevaluación. Ley de Gay-Lussac

Ya que revisaste las características y elementos de la ley de Gay-Lussac, pon a prueba lo que aprendiste. Realiza la siguiente autoevaluación.


Fuentes de información

Bibliografía

Bahl, A., Bahl, B. S. y Tuli, G. D. (2010). Essentials of Physical Chemistry. Nueva Delhi: S. Chand Publishing.

Barrow, M. G. (2002). Química física. Barcelona: Reverté.

Hein, M. y Arena, S. (1997). Fundamentos de química. Ciudad de México: Cengage Learning.

Mascetta, J. A. y Kernion, M. (2018). Barron’s SAT subject test: Chemistry (14.a. ed.). Florida, EUA: Barron's Educational Series.


Cómo citar

Valencia, I. (2019). Ley de Gay-Lussac. Unidades de Apoyo para el Aprendizaje. CUAED/FES Iztacala-UNAM. Consultado el (fecha) de (vínculo)