GASES IDEALES Y LEY DE BOYLE

Gases Ideales

En un gas las moléculas individuales están tan distantes entre sí, que las fuerzas de cohesión que existen entre ellas son generalmente pequeñas.  Si bien es cierto que la estructura de los gases puede variar de forma considerable, su comportamiento  casi no se ve afectado por el tamaño de las moléculas individuales. Se puede decir con bastante seguridad que, cuando una cantidad grande de gas esta confinada en un volumen reducido, el volumen ocupado por las moléculas todavía resulta ser una fracción minúscula del volumen total.

Una de las más útiles generalizaciones respecto a los gases es el concepto del gas ideal, cuyo comportamiento no ve afectado en lo absoluto por fuerzas de cohesión o volúmenes moleculares. Por supuesto, ningún gas real es ideal, pero en condiciones normales de temperatura y presión, el comportamiento de cualquier gas es muy parecido al comportamiento de un gas ideal. Por consiguiente, las observaciones experimentales de gran número de gases reales puede conducir a la deducción de leyes físicas generales que rigen su comportamiento térmico. El grado en el que cualquier gas real obedece estas relaciones está determinado por el grado en que se aproxima al gas ideal.

Historia

Las primeras mediciones experimentales del comportamiento térmico de los gases fueron realizadas por Robert Boyle (1627-1691). El llevo a cabo un estudio exhaustivo de los cambios de volumen de los gases como resultado de cambios de presión. Todas las demás variables, tales como la masa y la temperatura, se mantuvieran constantes. En 1660, Boyle demostró que el volumen de un gas es inveramente proporcional a su presión. En otras palabras, cuando se duplica el volumen, la presión disminuye a la mitad de su valor original. En la actualidad, este hallazgo lleva el nombre de la ley de Boyle.

Ley de Boyle

Siempre que la masa y la temperatura de una muestra de gas se mantengas constantes, el volumen de dicho gas es inversamente proporcional a su presión absoluta.

La ley de Boyle permite explicar la ventilación pulmonar, proceso por el que se intercambian gases entre la atmósfera y los alvéolos pulmonares. El aire entra en los pulmones porque la presión interna de estos es inferior a la atmosférica y por lo tanto existe un gradiente de presión. Inversamente, el aire es expulsado de los pulmones cuando estos ejercen sobre el aire contenido una presión superior a la atmosférica.

Ejemplo

Una forma de Observar la Ley de Boyle consiste en decir que el producto de la presión P de un gas por su volumen V será constante, en tanto no cambie la temperatura. Por ejemplo, en el caso de un cilindro cerrado provisto de un embolo, como se muestra a continuación, el estado inicial del gas se describe por medio de su presión P₁ y de su volumen V₁, si el embolo se presiona hasta que llegue a una nueva posición su presión se incrementara P₂ mientras su volumen disminuye a V₂.

Demostrando que el producto de la presión por el volumen en el estado inicial es igual al producto de la presión por el volumen en el estado final. La ecuación  es el enunciado de la ley de Boyle

P₁ V₁= P₂ V₂