Leyes de los gases: Teoria y Ejercicios de aplicacion. Profesor Jose Lob o Gomez

1. Prof. y Lic. José Lobo Gómez
LOS GASES
Un gas tiende a ocupar todo el espacio del recipiente que lo contiene, ya que sus
moléculas poseen energía cinética y no hay fuerzas de atracción entre ellas. En
consecuencia los gases no tienen forma ni volumen propios y son compresibles, es
decir que el volumen que ocupan se modifica con los cambios de presión.
Muchas veces se emplea como sinónimos las palabras vapor y gas, pero hay que
diferenciarlas ya que son dos conceptos diferentes: el gas es una sustancia que a
presión normal y a temperatura ambiente, se encuentran en estado gaseoso (por
ejemplo el oxígeno); y el vapor es la forma gaseosa de una sustancia que a
temperatura ambiente es un líquido o un sólido (por ejemplo el agua).
En el estado gaseoso una variación en la presión o la temperatura, o en ambas a la
vez, modifica su volumen. Por ello, se han desarrollado leyes que relacionan estas
variables, en base a las experiencias en laboratorio realizadas. En los gases, estas
variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura (T).
UNIDADES DE PRESIÓN
Las moléculas de gas se están en continuo movimiento, chocando con el recipiente que
las contiene y entre sí. Al chocar, ejercerán una presión
La unidad de presión en el SI es el Pascal ( Pa), que se define como Newton por metro
cuadrado ( N/m2
). En química se expresa la presión en relación con la presión medida
del aire que se toma como unidad y que se denomina atmósfera normal o bien su
equivalente a 760 mmHg.
1 atm = 760 mmHg = 101.325 Pa = 1013,25 hPa
La unidad mmHg con frecuencia se llama torr en honor a Torricelli.
LEY DE BOYLE- MARIOTTE
En el año 1660, el químico ingles Robert Boyle realizo una serie de experiencias que
relacionaban el volumen y la presión de un gas, a temperatura constante. Boyle
observo que cuando la presión aumentaba el volumen se reducía y, a la inversa, que
cuando disminuía la presión, el volumen
aumentaba. Esto también fue observado por otro
científico Mariotte.
De esta manera la ley de Boyle- Mariotte
establece que: El volumen de una determinada
masa de un gas, a temperatura constante, es
inversamente proporcional a la presión del gas.
La expresión matemática de la ley es:
P. V = K
P1. V1 = P2. V2
T = Constante

2. Problemas de Aplicación
1 -- 20 litros de un gas soportan una presión de 760 mmHg.¿Qué presión deberá ejercerse
para que su volumen se reduzca a 5 litros, manteniéndose constante la temperatura?
2 -- La presión del nitrógeno gaseoso en un tanque de 12 lts a 27ºC, es de 15,646 atm.¿Qué
volumen ocupará a 4 atm de presión , si la temperatura permanece constante?
3 -- Una masa gaseosa ocupa un volumen de 500 Lts a 5 atm de presión y 20ºC de
temperatura. ¿Cuál será su volumen a la presión de 2,4 atm, si se mantiene constante la
temperatura?
4 -- El volumen de un gas es de 12 Lts a 17ºC y a 740 mmHg. Si el volumen aumenta a 4 L y
mantiene la temperatura constante ¿Qué
LAS LEYES DE CHARLES Y GAY
Los científicos Charles y Gay Lussac estudiaron la
la temperatura cuando se mantiene constante el volumen; y entre el volumen y la
temperatura, cuando es constante la presión, sin variar la masa del gas.
En 1787 el físico francés Charles observo que el volumen de un g
constante, disminuía a medida que bajaba la temperatura. La ley que reflejaba esto se
conoce como ley de Charles
masa gaseosa, es directamente proporcional a su temperatura absoluta.
Luego de varios experimentos,
constante, la presión aumenta con el incremento de temperatura.
ley de Gay Lussac: A volumen constante, la presión de una determinada masa gaseosa
es directamente proporcional a su temperatura absoluta
Los envases de los aerosoles suelen tener la leyenda: No arrojar al fuego. Esto es
según la ley de Charles, señala que un aumento de la temperatura, a volumen constante
produce un aumento de la presión en el interior del envase y lo haría explotar.
V1 = K
T1
V1 = V2
T1 T2
P1 = P2
T1 T2
P = Constante
V = Constante
Prof. y Lic.
de Aplicación
de un gas soportan una presión de 760 mmHg.¿Qué presión deberá ejercerse
para que su volumen se reduzca a 5 litros, manteniéndose constante la temperatura?
La presión del nitrógeno gaseoso en un tanque de 12 lts a 27ºC, es de 15,646 atm.¿Qué
ocupará a 4 atm de presión , si la temperatura permanece constante?
Una masa gaseosa ocupa un volumen de 500 Lts a 5 atm de presión y 20ºC de
temperatura. ¿Cuál será su volumen a la presión de 2,4 atm, si se mantiene constante la
volumen de un gas es de 12 Lts a 17ºC y a 740 mmHg. Si el volumen aumenta a 4 L y
constante ¿Qué presión se esta ejerciendo sobre el gas?
LAS LEYES DE CHARLES Y GAY-LUSSAC
Los científicos Charles y Gay Lussac estudiaron la relación que existe entre la presión y
la temperatura cuando se mantiene constante el volumen; y entre el volumen y la
temperatura, cuando es constante la presión, sin variar la masa del gas.
En 1787 el físico francés Charles observo que el volumen de un g
constante, disminuía a medida que bajaba la temperatura. La ley que reflejaba esto se
ley de Charles: A presión constante, el volumen de una determinada
masa gaseosa, es directamente proporcional a su temperatura absoluta.
Luego de varios experimentos, Gay Lussac llego a la conclusión de que a volumen
constante, la presión aumenta con el incremento de temperatura. Esto se conoce como
volumen constante, la presión de una determinada masa gaseosa
es directamente proporcional a su temperatura absoluta.
Los envases de los aerosoles suelen tener la leyenda: No arrojar al fuego. Esto es
según la ley de Charles, señala que un aumento de la temperatura, a volumen constante
produce un aumento de la presión en el interior del envase y lo haría explotar.
y Lic. José Lobo Gómez
de un gas soportan una presión de 760 mmHg.¿Qué presión deberá ejercerse
para que su volumen se reduzca a 5 litros, manteniéndose constante la temperatura?
La presión del nitrógeno gaseoso en un tanque de 12 lts a 27ºC, es de 15,646 atm.¿Qué
ocupará a 4 atm de presión , si la temperatura permanece constante?
Una masa gaseosa ocupa un volumen de 500 Lts a 5 atm de presión y 20ºC de
temperatura. ¿Cuál será su volumen a la presión de 2,4 atm, si se mantiene constante la
volumen de un gas es de 12 Lts a 17ºC y a 740 mmHg. Si el volumen aumenta a 4 L y
presión se esta ejerciendo sobre el gas?
relación que existe entre la presión y
la temperatura cuando se mantiene constante el volumen; y entre el volumen y la
temperatura, cuando es constante la presión, sin variar la masa del gas.
En 1787 el físico francés Charles observo que el volumen de un gas, a presión
constante, disminuía a medida que bajaba la temperatura. La ley que reflejaba esto se
: A presión constante, el volumen de una determinada
masa gaseosa, es directamente proporcional a su temperatura absoluta.
a la conclusión de que a volumen
Esto se conoce como
volumen constante, la presión de una determinada masa gaseosa
Los envases de los aerosoles suelen tener la leyenda: No arrojar al fuego. Esto es así porque,
según la ley de Charles, señala que un aumento de la temperatura, a volumen constante,
produce un aumento de la presión en el interior del envase y lo haría explotar.

3. Prof. y Lic. José Lobo Gómez
TEMPERATURA ABSOLUTA
Es costumbre medir la temperatura en escala Celsius. Por ejemplo se dice que el agua
hierve a 100ºC, que solidifica a 0 ºC, etc.
Los físicos para no trabajar con temperaturas negativas, utilizan la escala Kelvin o
absoluta. En esta escala se toma como cero absoluto a la temperatura de –273ºC que
corresponde a la ausencia total de calor y no habría temperatura inferiores a ese valor
K = ºC + 273
Otra escala es la de Fahrenheit, en esta escala se asigna al punto de solidificación del
agua un valor de 32 grados y al de ebullición un valor de 212 grados, el espacio entre
estos dos valores se divide en 180 partes, cada uno de los cuales corresponde a 1ºF.
ºF = 9/5 ºC + 32
Problemas:
1- Un volumen gaseoso de un litro es calentado a presión constante desde 18 °C hasta 58°C,
¿qué volumen final ocupará el gas?
2- Un gas ocupa un volumen de 100 Lts a la temperatura de 25ºC y a la presión de 2
atm.¿Cuál será su volumen a la temperatura de 100ºC, si la presión se mantiene
constante?
3- Una masa gaseosa a 32 °C ejerce una presión de 1 8 atm, si se mantiene constante el
volumen, qué aumento sufrió el gas al ser calentado a 52 °C?.
4- Si 100 cm3 de oxígeno a 27ºC, se calientan hasta 100ºC.¿Qué volumen ocupara si el
proceso se realiza a presión constante?
5- Calcular la presión que soporta un gas a 27ºC, si a 0ºC la presión es 3 atm?
6- El volumen de un globo es de 6,5 Lts a una temperatura de 20ºC a 1 atm de presión. ¿Cuál
es el volumen del globo si se disminuye la temperatura a 7ºC, y se mantienen constante la
presión?
7- Un tanque de acero contiene Oxigeno gaseoso a 20ºC y a una presión de 8 atm. Calcula la
presión interna del gas, si el gas se enfría hasta 4ºC.
8- Un recipiente puede resistir hasta 6 atm, se lo llena a la presión de 1 atm y a 27ºC y luego
se lo cierra. Una vez cerrado se lo calienta ¿Hasta que temperatura se lo puede calentar sin
que el recipiente estalle?
9- Un gas a 18 °C y 750 mm de Hg ocupa un volumen d e 150 cm3
, ¿cuál será su volumen a
65 °C si se mantiene constante la presión?
PREGUNTAS TEORICAS
1 --Cuando se conduce un coche cierta distancia, la presión del aire en los neumáticos
aumenta.¿Por qué? Explique esto
2 -- Un grupo de alpinistas viajo en auto desde el nivel del mar hasta las montañas para
escalar. Al llegar descubrieron que las bolsas de papas fritas que traían se habían
reventado ¿Qué causo esto?

4. Prof. y Lic. José Lobo Gómez
ECUACIÓN GENERAL DE LOS GASES
Por medio de la ecuación general de los gases se puede relacionar las tres variables (
V, T y P). Si una masa gaseosa ocupa un volumen V0, a la presión P0 y a la
temperatura T0. Si se produce una variación en la presión sin que se modifique la
temperatura y a continuación se modifica la temperatura sin que variara la presión
La ecuación general de los gases relaciona simultáneamente volumen, presión y
temperatura.
CONDICIONES NORMALES DE TEMPERATURA Y DE PRESIÓN (CNT Y P)
Al trabajar con gases es útil emplear un conjunto de condiciones de temperatura y
presión, que se establezcan como referencia. Estas condiciones, conocidas como
temperatura y presión normales, o simplemente CNT y P, son 0ºC (273K) y 1 atm.
Problemas
1-- Una masa de hidrógeno en condiciones normales ocupa un volumen de 50 litros, ¿cuál es el
volumen a 35 °C y 720 mm de Hg?
2 -- En un laboratorio se obtienen 30 cm3
de nitrógeno a 18 °C y 2 atm Hg de presión, se des ea
saber cuál es el volumen en condiciones normales de temperatura y presión (CNT y P)
3 -- Un gas ocupa un volumen de 50 ml a 25ºC de temperatura y a 4 atm de presión ¿Cual
será su volumen si se lo somete a una presión de 3 atm y simultáneamente se eleva la
temperatura a 40ºC?
4 -- Si 10 L de oxígeno están a 30ºC y 2 atm, calcular que presión soportara cuando el volumen
sea de 2 L y a la temperatura de –20ºC.
5 -- El volumen de un gas a 17ºC y a 1400 mmHg es de 1400 cm3
. Calcula su volumen en
condiciones normales de temperatura y de presión
6 -- El volumen de un gas a 18ºC y a 2 atm de presión es de 17 L. ¿Qué volumen ocupará a
27ºC y 1 atm de presión?
7 -- ¿Cuál será la presión que adquiere una masa gaseosa de 200 cm3
si pasa de 30 °C a 70°C
y su presión inicial es de 740 mm de Hg y el volumen permanece constante?.
8 -- Inicialmente la presión de un neumático de 20 dm3
de capacidad, a 27ºC es de 2.000 hPa.
Luego de cargar el vehículo por compresión el volumen disminuye a 18 dm3, luego de
rodar cierto tiempo su temperatura aumenta debido al rozamiento, a 47ºC. ¿Cual es la
presión final?
ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS GASES
La relación PV/T para un mol de moléculas de cualquier gas en condiciones normales
de temperatura y de presión, ocupa un volumen de 22,4 L, es constante y y se la
representa con la letra R (constante de los gases perfectos)
La expresión de la ley de los gases ideales más usada:
P1. V1 = P2. V2
T1 T2

5. Prof. y Lic. José Lobo Gómez
P V = n R T donde n es el número de moles de la muestra gaseosa considerada y
R es la llamada constante de los gases perfectos igual a:
0,082 atm · L/K · mol.
n = . m . Donde: m = Masa ( g)
MM MM = Masa Molecular ( g/mol)
Problemas
1 -- ¿Qué volumen ocupa, a 27ºC, 10 moles de H2 a 2 atm de presión?
2 -- ¿Qué presión ejerce 16 g de oxígeno gaseoso (O2) en un recipiente de 10 L de capacidad y
a la temperatura de 30ºC?
2 – Calcular que volumen ocupara 1 mol de moléculas de oxígeno gaseoso a la temperatura de
25ºC y a la presión de 3 atm?
3 – Si 7 moles de un gas, ocupan un volumen de 32 litros a 150ºC ¿Cuál es la presión del gas?
4 -- ¿A que temperatura deben calentarse 10 g de hidrógeno gaseoso (H2) contenidos en un
recipiente de 30 L para mantener su presión en 148 mmHg?
5 – Calcule cuantos gramos de oxigeno gaseoso hay en 200 L a 30ºC y a 3 atm de presión
6 – Un recipiente de 5 L de capacidad contiene 14 gramos de N2, a la temperatura de 127ºC.
Calcular la presión del gas
Cálculos de densidad, masa y masa molecular
Densidad: Masa: Masa Molecular:
Problemas de Aplicación
1- Un cilindro contiene 6.000 L de Argon, se encuentra sometido a 5 atm de presión y a 20ºC
¿Que masa del gas noble esta contenida en el cilindro?
2- La Masa Molecular del Helio es de 4 g/mol. ¿Cual será la densidad a 17ºC y 740 mmHg?
3- Si 5,25 g de cierto gas ocupan 650 mL a una presión de 2 atm y a una temperatura de 25ºC.
¿Cuál es la masa molecular del gas?
4- 200 L de N2 (MM: 28 g/mol) se hallan en un recipiente a la presión de 3 atm y a 27ºC. ¿Cual
es su masa?
5- La densidad de un gas, en CNT y P es de 2,857 g/L. ¿Cual es la masa molecular del gas?
6- ¿Que volumen ocupan a 27ºC, 20,16 g de H2 (MM: 2,016 g/mol) a 2 atm de presión?
P V = m R T
MM
D = m = P . MM
V R. T
m = P . V . MM
R. T
MM = R . T . m
P. V

6. Prof. y Lic. José Lobo Gómez
Ley de Dalton de las presiones parciales
Como todos los gases ideales se comportan de la misma manera, el volumen que va a
ocupar cualquier gas en las mismas condiciones de P y T depende solamente del
número de moles, o lo que es lo mismo del número de moléculas. Si se tiene una
mezcla de gas A y gas B, no importa de qué gas sean las moléculas, solamente
importa el número total de ellas. La ecuación general se transforma en:
P. V = (nA + nB). R . T.
Pasando de término el volumen y aplicando propiedad distributiva se llega a:
Pt = (nA + nB) . R .T / V
La presión total Pt es la suma de las presiones de de las presiones parciales de un gas
en una mezcla.
Pt = PA + PB
Vemos que la presión total es igual a la suma de las presiones parciales de todos los
gases que componen la mezcla. Esta es la ley de Dalton de las presiones parciales.
Cuando se resuelve un problema de mezcla de gases hay dos caminos posibles.