Temperatura, Presión y Volumen en Gases: Leyes Fundamentales

Temperatura Absoluta de un Gas

La temperatura absoluta de un gas es una medida de la energía cinética media de sus partículas. Se define el cero absoluto como la temperatura a la cual las partículas no tendrían energía cinética, es decir, no se moverían en absoluto.

Según la teoría cinético-molecular, la presión de un gas es el resultado de las colisiones de sus partículas contra las paredes del recipiente que las contiene. Al aumentar la temperatura, la energía cinética aumenta, al igual que la velocidad y la frecuencia de las colisiones. Como resultado, la presión aumenta. De forma análoga, si baja la temperatura, disminuye la fuerza de las colisiones y disminuye la presión.

Al disminuir el volumen del recipiente donde está el gas, aumentará la frecuencia con que las partículas chocan con las paredes. Como resultado, aumenta la presión. Al contrario, si aumentamos el volumen, la frecuencia de las colisiones disminuye.

Transformaciones de Estado

Transformación de Sólido a Líquido

Cuando se calienta una sustancia en estado sólido, aumenta su temperatura y, según la teoría cinética, esto es debido a que aumenta la vibración de sus partículas y su energía cinética. Al llegar a cierto punto, llamado punto de fusión, la temperatura no sigue aumentando; permanece constante. Las partículas emplean toda la energía absorbida para vencer las fuerzas de cohesión que las mantenían unidas y separarse, pasando de sólido a líquido.

Transformación de Líquido a Gas

De forma análoga, al calentar un líquido, sus partículas van ganando velocidad y aumentando su energía cinética. Al alcanzar el valor de la temperatura de ebullición, la temperatura deja de aumentar y vuelve a permanecer constante. La energía se invierte en vencer las fuerzas que mantenían unidas las partículas del líquido, que pasa al estado gaseoso. Si seguimos calentando el gas, la temperatura volverá a aumentar, al igual que la velocidad y la energía cinética de las partículas del gas.

Leyes de los Gases

Ley de Boyle-Mariotte

A temperatura constante, el volumen ocupado por una determinada masa de gas es inversamente proporcional a la presión. Es decir, el producto de la presión por el volumen es constante.

Fórmula: P₁V₁ = P₂V₂

Ley de Charles

A presión constante, el volumen es directamente proporcional a la temperatura absoluta del gas.

Fórmula: V/T = constante → V₁/T₁ = V₂/T₂

Ley de Gay-Lussac

A volumen constante, la presión ejercida por una determinada masa de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta.

Fórmula: p/T = constante → P₁/T₁ = P₂/T₂